提拉法生长晶体的概念和应用

本文简单介绍了提拉法生长晶体的概念和应用。

在晶体生长过程中，人们经常会提到一种晶体的生长方法，叫做提拉法。 提拉法是从同组成的熔体中生长单晶的一种主要方法。

设备示意图如下图所示，将多晶原料装在坩埚中，并被加热到原料的熔点以上，此时，坩埚内的原料就熔化成熔体。

在坩埚的上方有一根可以旋转和升降的提拉杆，杆的下端带有一个夹头，其上装有籽晶。降低提拉杆，使籽晶插入熔体中, 只要温度合适，籽晶既不熔掉也不长大，然后缓慢地向上提拉和转动晶杆, 熔体在籽晶表面凝固，得到与原籽晶结晶学取向相同的棒状晶体。

在提拉过程中，缓慢地降低加热功率，籽晶就逐渐长粗，小心地调节加热功率，就能得到所需直径的晶体。整个生长装置安放在一个可以封闭的外罩里，以便使生长环境中有所需要的气氛和压强.。通过外罩的窗口，可以观察到生长情况。

提拉法的主要优点：

(1)在晶体的生长过程中，可以方便地观察晶体的生长状况;

(2)晶体在熔体的自由表面处生长，而不与坩埚相接触，可以减少晶体的应力并防止坩埚壁上的寄生成核；

(3)可以方便地使用定向籽晶得到完整的具有所需取向的晶体。

(4)能够以较快的速度生长质量较高的晶体。

提拉法的应用：

(1)提拉法广泛用于生长 Si、Ge、 GaAs等半导体单晶材料，

(2)为防止物料中 As、 P等的损失，反应经常在高压惰性气氛中进行, 或使用液相封盖技术。

(3)目前提拉法已用于生产激光发生器件，例如Nd-YAG等激光材料。

上面讲解了一种晶体生长的方法，下面大致讲解一些晶体的应用。

根据行业应用不同，晶体应用主要分如下几类：

(1)压电晶体：

在外力作用下发生变形时，其表面产生电荷效应的晶体；

应用:

可制成换能器、振子以及传感器。

主要晶体:

人工水晶等。

(2)电光晶体：

在外加电场作用下折射率发生变化，从而使通过晶体的一束激光分解为两束偏振方向相互垂直的偏振光，并产生一根位差效应的晶体。 应用:

适用于激光的调制和偏振。

常用晶体:

铌酸锂、钽酸锂以及磷酸二氢钾（KDP）

(3)非线性光学晶体：

组成晶体的原子因外层电子在光作用下偏离其平衡位置而发生极化

常用晶体:

磷酸二氢钾、铌酸锂、铌酸钾以及偏硼酸钡、三硼酸锂

(4)光折变晶体：

在光作用下可引起折射率变化的晶体。

主要晶体:

钛酸钡、硅酸铋、铌酸锂、铌酸钡钠等。

(5)闪烁晶体：

具有闪烁效应的晶体．

应用:

测量核辐射能量

主要晶体:

锗酸铋，掺铊的碘化钠等

(6)激光晶体：

吸收足够的能量之后能发出一种特殊的强光——"激光"！

主要晶体:

红宝石、钇铝石榴石

(7)半导体晶体 :

电阻率介于典型的金属和绝缘体之间的一类物质，其电阻率在10-2至107 欧姆/厘米之间。 常见的晶体:

周期表上第IV主族的硅(Si)和锗(Ge)，此外还有III～V族的砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)和II～VI族的硒化锌(ZnSe)等。

审核编辑：黄飞