El método Bridgman-Stockbarger , o técnica Bridgman-Stockbarger , lleva el nombre del físico de Harvard Percy Williams Bridgman (1882-1961) y del físico del MIT Donald C. Stockbarger (1895-1952). El método incluye dos técnicas similares pero distintas que se utilizan principalmente para cultivar bolas (lingotes de monocristal), pero que también se pueden utilizar para solidificar lingotes policristalinos .
Descripción general
Los métodos implican calentar material policristalino por encima de su punto de fusión y enfriarlo lentamente desde un extremo de su recipiente, donde se encuentra un cristal semilla . Un monocristal de la misma orientación cristalográfica que el material de semilla se hace crecer sobre la semilla y se forma progresivamente a lo largo del recipiente. El proceso se puede llevar a cabo en una orientación horizontal o vertical, y normalmente implica un crisol / ampolla giratoria para agitar la masa fundida. [1]
El método de Bridgman es una forma popular de producir ciertos cristales semiconductores como el arseniuro de galio , para el cual el método de Czochralski es más difícil. El proceso puede producir lingotes monocristalinos de manera confiable, pero no necesariamente da como resultado propiedades uniformes a través del cristal. [1]
La diferencia entre la técnica de Bridgman [2] y la técnica de Stockbarger [3] es sutil: mientras que ambos métodos utilizan un gradiente de temperatura y un crisol en movimiento, la técnica de Bridgman utiliza el gradiente relativamente incontrolado producido a la salida del horno; la técnica Stockbarger introduce un deflector, o estante, que separa dos hornos acoplados con temperaturas por encima y por debajo del punto de congelación. La modificación de Stockbarger de la técnica de Bridgman permite un mejor control sobre el gradiente de temperatura en la interfaz de fusión / cristal.
Cuando no se emplean cristales de siembra como se describió anteriormente, se pueden producir lingotes policristalinos a partir de una materia prima que consta de varillas, trozos o cualquier pieza de forma irregular una vez que se funden y se dejan volver a solidificar. La microestructura resultante de los lingotes así obtenidos es característica de metales y aleaciones solidificados direccionalmente con sus granos alineados.
Una variante de la técnica conocida como método de solidificación direccional horizontal ( HDSM ) desarrollada por Khachik Bagdasarov a partir de la década de 1960 en la Unión Soviética utiliza un crisol de fondo plano con paredes laterales cortas en lugar de una ampolla cerrada, y se ha utilizado para cultivar varios cristales de óxido que incluyen Yb: YAG (un cristal anfitrión láser), [4] y cristales de zafiro de 45 cm de ancho y más de 1 metro de largo. [5]
Ver también
Referencias
- ↑ a b Hans J. Scheel; Peter Capper; Peter Rudolph (25 de octubre de 2010). Tecnología de crecimiento de cristales: semiconductores y dieléctricos . John Wiley e hijos. págs. 177-178. ISBN 978-3-527-32593-1.
- ^ Bridgman, Percy W. (1925). "Ciertas propiedades físicas de los cristales individuales de tungsteno, antimonio, bismuto, telurio, cadmio, zinc y estaño". Actas de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias . 60 (6): 305–383. doi : 10.2307 / 25130058 . JSTOR 25130058 .
- ^ Stockbarger, Donald C. (1936). "La producción de grandes cristales individuales de fluoruro de litio". Revisión de instrumentos científicos . 7 (3): 133-136. Código bibliográfico : 1936RScI .... 7..133S . doi : 10.1063 / 1.1752094 .
- ^ Arzakantsyan, M .; Ananyan, N .; Gevorgyan, V .; Chanteloup, J.-C. (2012). "Crecimiento de grandes monocristales Yb: YAG de 90 mm de diámetro con el método de Bagdasarov" . Materiales ópticos Express . 2 (9): 1219-1225. Código bibliográfico : 2012OMExp ... 2.1219A . doi : 10.1364 / OME.2.001219 .
- ^ Montgomery, Matthew; Blockburger, Clark (2017). Zelinski, Brian J. (ed.). "Paneles de zafiro de 18 x 36 x 1,5 pulgadas para ventanas visibles e infrarrojas". Proc. SPIE . Tecnologías y materiales para ventanas y domos XV. 10179 101790N-1 (Tecnologías y materiales para ventanas y domos XV): 101790N. Código bibliográfico : 2017SPIE10179E..0NM . doi : 10.1117 / 12.2269465 .