布里奇曼-史托巴格法

布里奇曼-史托巴格法英語:)晶體成長技術,以美國物理學家珀西·布里奇曼(Percy Williams Bridgman)與唐納·史托巴格(Donald C. Stockbarger)為名。這種技術囊括兩種大同而小異的方法進行人造胚晶(單晶晶錠)的晶體成長,但也可以凝固出多晶晶錠。

垂直式布里奇曼法示意圖
如果想用布里奇曼法長單晶就要在爐管一端加單晶當作晶種

簡介

布里奇曼-史托巴格法牽涉到加熱多晶材料工件至其熔點以上的溫度,然後再從工件容器有晶種的一端緩慢地開始進行冷卻。今若欲將一塊多晶工件成長成單晶晶錠,則需要先找一顆單晶來擔任晶種,使其與工件之冷凝端相接,俟爐料經熔融凝固後,在冷卻爐段凝固新生的晶體沿坩鍋容器的長邊逐漸生成,且將與晶種有相同之結晶取向。該過程可以在水平或垂直方向上進行,且常涉及旋轉坩堝或安瓿來攪拌熔融液。

布里奇曼法雖然是20世紀初開發出來,算較老式的晶體成長方法,可是在長某些特定半導體晶體的時候還是很好用,尤其是那些柴氏拉晶法很難長的晶體,譬如說發光二極體要用的砷化鎵。用布里奇曼法來長單晶雖然頗為可靠,但是長出來的東西往往有性質、雜質不均勻的問題。

布里奇曼法跟史托巴格法的差異相當細微。兩種方法皆仰賴溫度梯度與移動的坩鍋,不過布里奇曼法利用爐口相對不易控制的溫度梯度;而史托巴格法則在加熱爐段跟冷卻爐段中間還加了一片隔板,把兩爐段不同溫度分開。一般認為史托巴格的改良,對於熔融的固液界面的溫度梯度控制較好。

當上述裝置沒有加晶種時,各種棒狀、塊狀、甚至不規則狀的晶體進料都可以在熔融又凝固後產生多晶晶錠。這些多晶晶錠的顯微組織會出現成列的晶粒,類似金屬或合金在方向性凝固後會有的顯微組織。

參見

參考文獻

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  6. http://terms.naer.edu.tw/detail/606197/?index=1

本文来源:维基百科:布里奇曼-史托巴格法

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