El método Bridgman-Stockbarger , o técnica Bridgman-Stockbarger , recibe su nombre del físico Percy Williams Bridgman (1882-1961) y del físico Donald C. Stockbarger (1895-1952). El método incluye dos técnicas similares pero distintas que se utilizan principalmente para el cultivo de lingotes monocristalinos, pero que también se pueden utilizar para solidificar lingotes policristalinos .
Los métodos implican calentar el 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 semilla se cultiva sobre la semilla y se forma progresivamente a lo largo de la longitud del recipiente. El proceso se puede llevar a cabo en una orientación horizontal o vertical, y generalmente implica un crisol/ampolla giratorio para agitar la masa fundida. [1]
El método Bridgman es una forma popular de producir ciertos cristales semiconductores como el arseniuro de galio , para el cual el método Czochralski es más difícil. El proceso puede producir lingotes de un solo cristal de manera confiable, pero no necesariamente da como resultado propiedades uniformes en todo el cristal. [1]
La diferencia entre la técnica Bridgman [2] y la técnica Stockbarger [3] es sutil: mientras que ambos métodos utilizan un gradiente de temperatura y un crisol móvil, la técnica Bridgman utiliza el gradiente relativamente incontrolado que se produce a la salida del horno; la técnica Stockbarger introduce un deflector o plataforma que separa dos hornos acoplados con temperaturas por encima y por debajo del punto de congelación. La modificación de Stockbarger de la técnica Bridgman permite un mejor control del gradiente de temperatura en la interfaz entre el material fundido y el cristal.
Cuando no se emplean cristales semilla como se ha descrito anteriormente, se pueden producir lingotes policristalinos a partir de una materia prima que consiste en varillas, trozos o cualquier pieza de forma irregular una vez que se funden y se dejan solidificar de nuevo. La microestructura resultante de los lingotes así obtenidos es característica de los metales y aleaciones solidificados direccionalmente con sus granos alineados.
Una variante de la técnica conocida como el método de solidificación direccional horizontal ( HDSM ) desarrollado por Khachik Bagdasarov ( en ruso : Хачик Багдасаров ) a partir de la década de 1960 en la Unión Soviética. Utiliza un crisol de fondo plano hecho de molibdeno con paredes laterales cortas en lugar de una ampolla cerrada , y se ha utilizado para cultivar varios cristales de óxido grandes, incluidos Yb:YAG (un cristal anfitrión láser), [4] y cristales de zafiro de 45 cm de ancho y más de 1 metro de largo. [5] Sin embargo, la calidad de los cristales cultivados por HDSM difiere del método Czochralski , debido al problema de la presencia problemática de burbujas.