رشد پایه گرم شده با لیزر

برای اینکه یک بلور بتواند تشکیل گردد، باید در وهله اول نطفه آن بسته شود، پس از تشکیل، نطفه شروع به نمو می کند تا بالاخره بلوری که بوسیله سطوح احاطه شده است، به وجود آید. نطفه های بلور عبارتند از بلورهای ریزی با قطر تقریبی ۴۰ تا ۱۸۰ آنگستروم که به طور ناگهانی در بخارات و مایعات اشباع شده یا مواد مذاب سرد شده تشکیل می شوند. در اجسام جامد تشکیل بلور، نقش مهمی را بازی می کند.
رشد پایه با لیزر ( LHPG ) یا منطقه شناور لیزر ( LFZ ) یک روش رشد بلوری است. یک منطقه باریک از یک کریستال با لیزر قدرتمند CO2 یا YAG ذوب می شود. لیزر و از این رو منطقه شناور، در امتداد کریستال حرکت می کند. منطقه مذاب در لبه جلو جامد ناخالصی ذوب می شود و در پی آن ماده خالص تری را جامد می کند. این روش برای رشد بلورهای مذاب ( انتقال فاز مایع / جامد ) در تحقیقات مواد استفاده می شود.
از اصلی ترین مزایای این روش می توان به کشش زیاد ( ۶۰ برابر بیشتر از روش معمولی Czochralski ) و امکان رشد مواد با نقاط ذوب بسیار بالا اشاره کرد. [ ۱] [ ۲] [ ۳] علاوه بر این، LHPG یک تکنیک بدون بوته است که به شما اجازه می دهد بلورهای منفرد با خلوص بالا و تنش کم رشد کنند.
شکل هندسی بلورها ( این تکنیک می تواند قطرهای کمی ایجاد کند ) و هزینه پایین تولید، باعث می شود که الیاف تک بلوری ( SCF ) تولید شده توسط LHPG جایگزین های مناسب برای بلورهای فله در بسیاری از دستگاه ها باشد، به خصوص در مواردی که از مواد با نقطه ذوب بالا استفاده می کنند. [ ۴] [ ۵] با این حال، الیاف تک کریستال باید از کیفیت نوری و ساختاری برابر یا برتری در مقایسه با بلورهای فله برخوردار باشند تا در دستگاه های فن آوری جایگزین آنها شوند. با کنترل دقیق شرایط رشد می توان به این مهم دست یافت. [ ۶] [ ۷] [ ۸]
تا سال ۱۹۸۰، رشد بلورهای گرم شده با لیزر فقط از دو پرتوی لیزر متمرکز بر روی ماده منبع استفاده می کرد. [ ۹] این شرایط باعث ایجاد یک شیب حرارتی شعاعی بالا در منطقه مذاب می شود و روند را ناپایدار می کند. با افزایش تعداد تیرها به چهار، مشکل حل نشد، اگرچه روند رشد را بهبود بخشید. [ ۱۰]
بهبودی در تکنیک رشد کریستال با لیزر توسط Fejer و همکاران ایجاد شد. ، که یک عنصر نوری ویژه را به نام رفلاکسیکون در خود جای داده است، متشکل از یک مخروط داخلی احاطه شده توسط یک بخش مخروطی کواکسیال بزرگتر، هر دو با سطوح بازتابنده. این عنصر نوری پرتو لیزر استوانه ای را به سطح استوانه توخالی با قطر بزرگتر تبدیل می کند. [ ۱۱] این جز opt نوری امکان توزیع شعاعی انرژی لیزر را در منطقه مذاب فراهم می کند و شیب های حرارتی شعاعی را کاهش می دهد. شیب دمای محوری در این روش می تواند تا ۱۰۰۰۰ نیز برسد ° C / cm، که در مقایسه با تکنیک های سنتی رشد کریستال ( ۱۰–۱۰۰ ) بسیار زیاد است ° C / سانتی متر )