1.Рост кристаллов из расплавов. Метод Бриджмена – Стокбаргера.
Выращивать кристаллы в однокомпонентной системе по многим причинам предпочитают из расплава. По существу такое выращивание представляет собой контролируемую кристаллизацию, т.е. более простой и легче управляемый процесс, нежели другие методы выращивания. Однако многие вещества не удается выращивать из их собственных чистых расплавов. Это объясняется тем, что:
1)материал разлагается еще до плавления – инконгруэнтное плавление ( с изменением химического состава). 2) вещество очень сильно возгоняется. 3) нужная полиморфная модификация вещества структурно неустойчива при взаимодействии с расплавом. 4) очень высокая тем-ра плавления 5) условия выращивания кристалла не допускают введения в его состав активаторов.
Разделение систем на одно- и многокомпонентные применительно к выращиванию из расплава в некоторых граничных случаях несколько условно Поэтому под выращиванием в многокомпонентных системах подразумевается рост, когда второй компонент вводится специально с целью снижения температуры плавления кристаллизуемого материала.
Метод Бриджмена – Стокбаргера.
Чаще всего выращивают кристаллы веществ 3 классов – металлов, п/п-ков и галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов. Суть метода: создать зарождение на единственной границе между расплавом и кристаллом и проводить кристаллизацию в поле температурного градиента. Кристаллизуемый материал обычно находится в цилиндрическом тигле, а тигель опускают через поле температурного градиента или нагреватель поднимают вдоль тигля. В некоторых случаях тигель неподвижно закрепляют в печи, сконструированной так, что температурный коэффициент в ней близок к постоянному, и затем дают печи остыть. В обоих случаях изотерму, перпендикулярную оси тигля, заставляют перемещаться через него достаточно медленно, чтобы граница кристалл-расплав успевала следовать за ней.
Дно тигля делают коническим, так что первоначально переохлаждается только малый объем расплава. В итоге образуется только один зародыш. Если же возникнет несколько зародышей, то один из них станет доминировать на всей границе раздела. Иногда тигель изготавливают с капиллярным концом. Расплав первоначально переохлаждается в очень маленьком объеме. Если в капилляре образуется несколько кристалликов, то велика вероятность, что с продвижением фронта кристаллизации через капилляр один из них вырастет и заполнит всю поверхность раздела. Тигли делают из пирекса, викора, плавленого кварца, глинозема, благородных металлов. Пирекс (размягчается при 6000С), викор (при 1000С0) и плавленый кварц (при 1200С0) используются при выращивании кристаллов только легкоплавких веществ. Глинозем, обожженный с различными связующими добавками, используется при выращивании кристаллов алюминия. В графитовых тиглях выращивают кристаллы металлов, трудно образующих карбиды, и ряда неметаллических веществ.
Трудность: необходимость обеспечить очень небольшой температурный градиент вдоль тигля. При этом расплавы многих веществ заметно переохлаждаются до начала кристаллизации. Если в расплаве можно создать достаточно высокое переохлаждение, а температурный градиент довольно мал, то часто весь образец может оказаться охлажденным до уровня ниже температуры плавления до появления первого кристаллика. Зарождение в таких условиях приводит к очень быстрому росту в остальной части расплава и неизбежному образованию мелких кристаллов плохого качества. Большие температурные градиенты гарантируют начало зарождения до того, как весь расплав переохладится.
При обычном способе опускания тигля последний подвешивают на проволоке или цепочке, приводимой в движение посредством звездочки, соединенной с часовым электродвигателем. (1. расплав – верх, тигель – низ; 2. метод опускания тигля)
