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Método de Bridgman-Stockbarger

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 .

Descripción general

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]

Método de Bridgman-Stockbarger

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.

Método Bagdasarov

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.

Véase también

Referencias

  1. ^ de Hans J. Scheel; Peter Capper; Peter Rudolph (25 de octubre de 2010). Tecnología de crecimiento de cristales: semiconductores y dieléctricos. John Wiley & Sons. págs. 177-178. ISBN 978-3-527-32593-1.
  2. ^ Bridgman, Percy W. (1925). "Ciertas propiedades físicas de monocristales de tungsteno, antimonio, bismuto, telurio, cadmio, cinc y estaño". Actas de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias . 60 (6): 305–383. doi :10.2307/25130058. JSTOR  25130058.
  3. ^ Stockbarger, Donald C. (1936). "La producción de grandes cristales individuales de fluoruro de litio". Review of Scientific Instruments . 7 (3): 133–136. Bibcode :1936RScI....7..133S. doi :10.1063/1.1752094.
  4. ^ Arzakantsyan, M.; Ananyan, N.; Gevorgyan, V.; Chanteloup, J.-C. (2012). "Crecimiento de monocristales de Yb:YAG de gran tamaño y diámetro de 90 mm con el método de Bagdasarov". Optical Materials Express . 2 (9): 1219–1225. Código Bibliográfico :2012OMExp...2.1219A. doi : 10.1364/OME.2.001219 .
  5. ^ 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. S2CID  125444288.