Wat is het Czochralski -proces?
Het Czochralski -proces is een methode voor de productie van enkele kristallen, massieve stukken materiaal met een uniforme kristalmatrix. Dergelijke kristallen worden beroemd gebruikt bij de constructie van elektronische componenten en in wetenschappelijk onderzoek en een aantal andere toepassingen waarbij een kristal van hoge kwaliteit met een uniforme matrix nodig is. Juweliers kunnen bijvoorbeeld het Czochralski -proces gebruiken bij de vorming van high -performance edelstenen voor hun projecten, net zoals onderzoeksfaciliteiten met een behoefte aan materialen zoals Diamond ze in het lab kunnen laten groeien met behulp van deze techniek.
Dit proces is vernoemd naar een Poolse onderzoeker die het ontdekte aan het begin van de 20e eeuw. Het begint met het smelten van de componenten van de kristallen in een smeltkroes die in staat is om extreem hoge temperaturen te verdragen. De smeltkroes wordt meestal gepositioneerd in een gesloten oven met een zeer precieze temperatuurregeling. Hoge controle is van cruciaal belang, omdat het proces zal mislukken als het mengsel te warm of te koud is, en erg exACT -sensoren kunnen op verschillende locaties worden geplaatst om de temperatuurveranderingen te controleren.
Wanneer het mengsel wordt verwarmd met eventuele dotering en andere toevoegingen die nodig kunnen zijn, kan een technicus een staaf met een zaadkristal zorgvuldig verlagen. Dit wordt meestal gedaan met het gebruik van mechanische apparatuur, in plaats van met de hand. Vervolgens wordt de staaf zorgvuldig en zeer langzaam teruggetrokken omdat het mengsel een vaste matrix rond het zaadkristal vormt. Het eindresultaat van het Czochralski -proces moet een solide log van materiaal zijn, met sommige resten onderaan de smeltkroes.
In instellingen waar de temperatuur te hoog stijgt, kan het zaadkristal smelten. De introductie van het kristal bij lage temperaturen kan de voortijdige kristallisatie veroorzaken van de gehele inhoud van de smeltkroes, compleet met scheuren, breuklijnen en andere onzuiverheden. Dit proces is traag; Intrekking van het zaadkristal wordt gemeten in millimeters peruur. De zorgvuldige controle die nodig is tijdens het Czochralski -proces kan van zeer hoge kwaliteit kristallen opleveren met een minimum aan onzuiverheden.
Productiekosten kunnen afhangen van de benodigde grondstoffen en de grootte van het kristal. Grotere kristallen zijn uitdagender om te groeien en vereisen een grotere mate van controle. Sommige ruwe componenten zijn erg duur. Czochralski -proceskristallen zijn chemisch identiek aan natuurlijke formaties, maar hebben een veel hogere kwaliteit en betrouwbaarheid. Dit is meestal wenselijk in instellingen zoals laboratoria en fabrikanten van elektronica, maar juweliers hebben soms moeite om lab-gekweekte stenen te verkopen vanwege de voorkeur van de consument voor natuurlijke stenen.