El crecimiento de pedestal calentado por láser ( LHPG ) o la zona flotante por láser ( LFZ ) es una técnica de crecimiento de cristales . Una región estrecha de un cristal se funde con un potente láser de CO 2 o YAG . El láser y, por tanto, la zona flotante , se mueve a lo largo del cristal. La región fundida derrite el sólido impuro en su borde delantero y deja una estela de material más puro solidificado detrás de ella. Esta técnica para hacer crecer cristales a partir de la masa fundida ( transición de fase líquida / sólida ) se utiliza en la investigación de materiales. [1] [2]
Ventajas
Las principales ventajas de esta técnica son las altas tasas de tracción (60 veces mayor que la técnica convencional de Czochralski ) y la posibilidad de cultivar materiales con puntos de fusión muy altos. [3] [4] [5] Además, LHPG es una técnica sin crisol , que permite que los monocristales crezcan con alta pureza y bajo estrés.
La forma geométrica de los cristales (la técnica puede producir pequeños diámetros) y el bajo costo de producción hacen que las fibras monocristalinas (SCF) producidas por LHPG sean sustitutos adecuados de los cristales a granel en muchos dispositivos, especialmente aquellos que utilizan materiales de alto punto de fusión. . [6] [7] Sin embargo, las fibras monocristalinas deben tener cualidades ópticas y estructurales iguales o superiores en comparación con los cristales a granel para sustituirlos en los dispositivos tecnológicos. Esto se puede lograr controlando cuidadosamente las condiciones de crecimiento. [8] [9] [10]
Elementos ópticos
Hasta 1980, el crecimiento de cristales calentados por láser utilizaba solo dos rayos láser enfocados sobre el material fuente. [11] Esta condición generó un alto gradiente térmico radial en la zona de fusión, lo que hizo que el proceso fuera inestable. Aumentar el número de vigas a cuatro no solucionó el problema, aunque mejoró el proceso de crecimiento. [12]
Fejer et al. , [13] quienes incorporaron un componente óptico especial conocido como reflaxicon , que consiste en un cono interno rodeado por una sección de cono coaxial más grande, ambos con superficies reflectantes. Este elemento óptico convierte el rayo láser cilíndrico en una superficie cilíndrica hueca de mayor diámetro. [14] Este componente óptico permite la distribución radial de la energía láser sobre la zona fundida, reduciendo los gradientes térmicos radiales. El gradiente de temperatura axial en esta técnica puede llegar hasta 10000 ° C / cm, que es muy alto en comparación con las técnicas tradicionales de crecimiento de cristales (10–100 ° C / cm).
Velocidad de convección
Una característica de la técnica LHPG es su alta velocidad de convección en la fase líquida debido a la convección de Marangoni . [15] [16] Es posible ver que gira muy rápido. Incluso cuando parece estar quieto, de hecho gira rápidamente sobre su eje.
Ver también
- Estructura cristalina
- Cristalita
- Aspectos de cristalización e ingeniería
- Cristalización fraccionada
- Micro-tirando hacia abajo
- Nucleación
- Protocolos cristalinos
- Recristalización (metalurgia)
- Cristal de semillas
Referencias
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- ^ El video presentado en la siguiente referencia muestra la convección en fase líquida durante elestiramiento de la fibra de niobato de litio (LiNbO 3 ) utilizando un trozo muy pequeño dealambrede platino dentro del líquido que se deja girar. "Convección en la técnica de crecimiento de pedestal calentado por láser" . YouTube .