Czochralski Süreci Nedir?

Czochralski işlemi, tek bir kristal matrisine sahip tek parça kristallerin, katı madde parçalarının üretimi için bir yöntemdir. Bu tür kristaller, elektronik bileşenlerin yapımında olduğu kadar bilimsel araştırmalarda ve homojen bir matris ile yüksek kaliteli bir kristalin gerekli olduğu diğer birçok uygulamada da kullanılır. Örneğin, kuyumcular, Czochralski sürecini projeleri için yüksek performanslı değerli taşların oluşumunda kullanabilirler; tıpkı elmas gibi malzemelere ihtiyaç duyan araştırma tesislerinin bu tekniği kullanarak laboratuvarda yetiştirebilmeleri gibi.

Bu süreç, 20. yüzyılın başında keşfeden Polonyalı bir araştırmacı olarak adlandırılmıştır. Kristallerin bileşenlerini, aşırı yüksek sıcaklıklara dayanabilen bir potada eriterek başlar. Pota tipik olarak, çok hassas bir sıcaklık kontrolü ile kapalı bir fırına yerleştirilir. Karışım çok sıcak veya çok soğuksa, işlem başarısız olacağından ve sıcaklık değişimlerini izlemek için çeşitli konumlara çok kesin sensörler yerleştirilebileceğinden yüksek kontrol önemlidir.

Karışım herhangi bir dopant ve gerekli olabilecek başka ilaveler ile ısıtıldığında, bir teknisyen bir çubuğu bir tohum kristali ile dikkatlice indirebilir. Bu genellikle elle değil, mekanik ekipman kullanımı ile yapılır. Daha sonra, karışım tohum kristali etrafında katı bir matris oluşturduğundan çubuk dikkatlice ve çok yavaşça geri çekilir. Czochralski sürecinin son sonucu, bir miktar tortunun pota altındaki sağlam bir malzeme kütüğü olmalıdır.

Sıcaklığın çok yükseldiği ortamlarda, tohum kristali eriyebilir. Kristali düşük sıcaklıklarda vermek, çatlaklar, kırılma çizgileri ve diğer safsızlıklar ile birlikte, potanın tüm içeriğinin erken kristalleşmesine neden olabilir. Bu süreç yavaş; Tohum kristalinin geri çekilmesi saatte milimetre cinsinden ölçülür. Czochralski süreci boyunca ihtiyaç duyulan dikkatli kontrol, minimum safsızlıkla birlikte çok yüksek kaliteli kristaller sağlayabilir.

Üretim maliyetleri, ihtiyaç duyulan hammaddelere ve kristalin boyutuna bağlı olabilir. Daha büyük kristaller büyümek için daha zordur ve daha yüksek kontrol dereceleri gerektirir. Bazı ham bileşenler çok pahalıdır. Czochralski proses kristalleri kimyasal olarak doğal oluşumlarla aynıdır, ancak çok daha yüksek kalite ve güvenilirliğe sahiptir. Bu genellikle laboratuvarlar ve elektronik üreticileri gibi ortamlarda tercih edilir, ancak kuyumcular bazen doğal taşlar için tüketici tercihleri ​​nedeniyle laboratuvarda yetişen taşlar satmakta zorluk çekerler.