Piece do wzrostu kryształów metodą Bridgmana

Piece do wzrostu kryształów są wykorzystywane do wzrostu wysokiej jakości pojedynczych kryształów o jednolitych właściwościach i niskiej gęstości defektów. Carbolite specjalizuje się w piecach i urządzeniach do hodowli kryształów metodą Bridgmana-Stockbargera.

Materiały krystaliczne odgrywają istotną rolę w nauce i przemyśle, prowadząc do rozwoju nowoczesnych materiałów w zastosowaniach takich jak półprzewodniki, optyka i elektronika. Struktura krystaliczna jest wynikiem okresowego ułożenia atomów, jonów i cząsteczek, które przyczyniają się do makroskopowych właściwości kryształu.
Rozumiejąc wzrost kryształów, możemy wykorzystać techniki sztucznej syntezy kryształów. Piece mogą być używane i modyfikowane w celu kontrolowania kształtu i orientacji kryształów, co umożliwia dostosowanie właściwości kryształów do konkretnych zastosowań.

Wzrost kryształu Bridgmana Background information

Proces hodowli kryształów metodą Bridgmana-Stockbargera.

Więcej informacji

Piece rurowe do hodowli kryształów metodą Bridgmana

BV-HTRV 40-500/18: Piec do wzrostu kryształów Bridgmana o długości grzania 500 mm do 1800°C.  Urządzenie ciągnące jest zamontowane nad piecem.

BV-HTRV 70-250/18: Piec do wzrostu kryształów Bridgmana o długości grzewczej 250 mm do 1800°C.  System wyposażony jest w pompę próżni wstępnej.

Pionowy piec Bridgmana (tj. BV-HTRV 40-500/18) jest zaprojektowany z jednostrefowym wysokotemperaturowym piecem rurowym zamontowanym na dole i urządzeniem ciągnącym zamontowanym na górze. Rama podstawy może być stosowana w prawie wszystkich naszych piecach rurowych, dzięki czemu dostępnych jest wiele różnych długości, średnic i temperatur. Dostępne są również wielostrefowe piece Bridgmana, które pozwalają na lepszy wpływ na profil temperaturowy.

Równie możliwy jest projekt odwrotny. W tym przypadku pionowy piec Bridgmana (tj. BV-HTRV 70-250/18) jest zaprojektowany z jednostrefowym piecem rurowym zamontowanym u góry i urządzeniem ciągnącym zamontowanym poniżej. Rura jest wyposażona w kołnierze szczelne próżniowo i chłodzony wodą wał do ciągnięcia. Wszystkie ruchy są kontrolowane za pomocą potencjometru. Sterownik programowania określa prędkość ciągnięcia i możliwy jest szybki ruch.

Szczegóły produktu BV-HTRV

Piecy z zimnymi ścianami do uprawy kryształów metodą Bridgmana 

KZA-V 40-400/16-1G: Piec do wzrostu kryształów Bridgman o długości grzania 400 mm do 1600°C, trzystrefowe grzałki grafitowe do próżni i pracy w gazie obojętnym z w pełni zautomatyzowanym sterowaniem i rejestracją danych.

Specjalny piec Bridgmana do 2200°C: Próbka jest powoli wyciągana z gorącego obszaru do kąpieli InGa. InGa to ciekły metal o niskiej prężności pary. Dzięki temu systemowi możliwe są najwyższe możliwe gradienty temperatury.

KZA-V 25-500/20: Piec do wzrostu kryształów Bridgmana o długości grzania 500 mm do 2000°C. 4-strefowe grzałki grafitowe do pracy w próżni i w gazie obojętnym z w pełni automatycznym sterowaniem i rejestracją danych.

Nowoczesne urządzenia próżniowe do temperatur do 2200°C można zintegrować z piecami grafitowymi lub wolframowymi. Ten typ pieca Bridgmana jest przeznaczony do wzrostu kryształów w środowisku wysokiej próżni przy użyciu pompy turbomolekularnej. Możliwe są poziomy próżni 10-5. Piec jest skonfigurowany z trzema strefami grzewczymi. Orientacja pieca może być pozioma, pionowa lub pod określonymi kątami w zakresie 0–90°.

Skontaktuj się z nami w celu uzyskania bezpłatnej konsultacji

Piec do hodowli kryształów metodą Stockbargera

KZA-ST 400-400/16: Piec do wzrostu kryształów Stockbarger o pojemności użytkowej o średnicy 400 mm i długości grzania 400 mm do maksymalnej temperatury 1600°C.

System hodowli kryształów metodą Stockbargera. Pięciostrefowy piec zbudowany z grafitu, którego szybkość schładzania jest precyzyjnie kontrolowana w celu wyhodowania kryształów.

Skontaktuj się z nami w celu uzyskania bezpłatnej konsultacji

Akcesoria do pieców do wzrostu kryształów

Carbolite specjalizuje się w budowie pieców i urządzeń do wzrostu kryształów. Założyciele firmy, Roland Geiger i dr Gerd Lamprecht, rozpoczęli swoją karierę w Instytucie Badań Ciała Stałego im. Maxa Plancka w Stuttgarcie w laboratorium wzrostu kryształów. Na miejscu dostępny jest wybór sprzętu i akcesoriów do hodowli kryształów.

Background information Metoda Bridgmana-Stockbargera

Jednym z przykładów w szerokim zakresie zastosowań uprawy chrystalu jest produkcja monokryształów tellurku kadmu (CdTe) metodą Bridgmana-Stockbargera. Tellurek kadmu jest materiałem półprzewodnikowym, który jest wykorzystywany do tworzenia złączy PN do ich stosowania w zastosowaniach takich jak detektory promieniowania, czujniki i fotowoltaika.
W praktyce złącza PN powstają w monokrysztale przez domieszkowanie. Monokrystaliczne złącza PN mają wyższą wydajność niż ich polikrystaliczne i amorficzne odpowiedniki. W monokryształach znajduje się mniej defektów i zanieczyszczeń, co powoduje mniejszy opór przepływu elektronów. Defekty i nieregularności zaburzają ułożenie atomów w krysztale, zmieniając w ten sposób liczbę i ruchliwość nośników ładunku.

Zastosowanie: Piec Bridgmana służący do hodowli kryształów do ogniw fotowoltaicznych

Metoda Bridgmana-Stockbargera jest najpowszechniejszą i najszerzej stosowaną metodą w piecach do wzrostu kryształów. Proces polega na powolnym przemieszczaniu stopionego polikrystalicznego stopu w tyglu lub ampułce przez stabilny gradient temperatury ze strefy gorącej do strefy zimnej w piecu. Tygiel zawierający stopiony materiał jest obracany podczas translacji w celu uzyskania jednorodnego profilu temperaturowego. Zasada tej techniki opiera się na kierunkowym krzepnięciu.
Ziarno pojedynczego kryształu styka się ze stopem, aby zapewnić, że wzrost monokryształu jest regulowany zgodnie z określoną orientacją krystalograficzną. W konsekwencji zapewnia to również interfejs do rozwoju. Wraz ze spadkiem temperatury ze strefy gorącej stop polikrystaliczny zestala się. Ziarno inicjuje proces, aż cały stop przekształci się w stałą sztabkę monokrystaliczną o jednolitym składzie. Kryształy są hodowane w powolnym i kierunkowym środowisku chłodzenia, co minimalizuje prawdopodobieństwo wystąpienia defektów w strukturze. W tej metodzie można również zastosować gradientową modyfikację zamrażania przy użyciu pieca wielostrefowego. Nie wymaga to ruchu tygla ani pieca. Zamiast tego gradient temperatury jest kontrolowany poprzez zmianę dopływu ciepła, dzięki czemu zachowany jest interfejs stopiony kryształ. Metoda może być realizowana w pionowo lub poziomo ustawionym piecu Bridgmana, w zależności od wykonywanego procesu i rodzaju hodowanych kryształów. Technikę krystalizacji wzrostu stopu można przeprowadzić w środowisku próżniowym, obojętnym (azot, hel, argon itp.) lub utleniającym (powietrze, tlen).

Zalety

  • Wytwarza wysokiej jakości i duże monokryształy
  • Hoduje różne kryształy, takie jak kryształy ferroelektryczne, piezoelektryczne, optyczne i półprzewodnikowe
  • Kształt i orientację kryształu można modyfikować poprzez zmianę parametrów, takich jak szybkość wzrostu, prędkość obrotowa, gradient temperatury i kształt tygla

Wady

  • Ta metoda nie może być stosowana do hodowli uwodnionych i bezwodnych soli oraz większości kryształów organicznych
  • Kontrolowanie i zapewnienie równomiernego rozkładu temperatury w piecu jest wyzwaniem
  • Wyzwaniem jest zapewnienie stabilności mechanicznej systemu przy jednoczesnej płynnej pracy mechanizmu ciągnącego
  • Ta metoda jest czasochłonna i kosztowna, ponieważ wyhodowanie monokryształu może zająć dni lub tygodnie
  • Do hodowli kryształów wymagany jest specjalistyczny sprzęt i przeszkolony personel

Analiza struktury krystalicznej

Kryształ można podzielić na siedem różnych systemów kryształów. Każdy układ krystaliczny składa się z regularnego układu atomów. Za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej można określić strukturę kryształu. Zasada stojąca za tą techniką wywodzi się z prawa Braggsa, które opisuje oddziaływanie promieni rentgenowskich ze strukturą krystaliczną.

Skontaktuj się z nami w celu uzyskania bezpłatnej konsultacji

Wszystkie produkty Carbolite są dostępne w kwaterze głównej w Wielkiej Brytanii w siedzibie firmy w Derbyshire. Sprzedaż poza terytorium Wielkiej Brytanii jest realizowana przez sieć oddziałów oraz firm dystrybucyjnych.

Skontaktuj się z nami w celu uzyskania bezpłatnej konsultacji i porozmawiaj ze specjalistą ds. produktów, aby znaleźć najbardziej odpowiednie rozwiązanie dla Twoich potrzeb!

Skontaktuj się z Nami