晶体生长是用一定的方法和技术,使单晶体由液态或气态结晶成长。由液态结晶又可以分成熔体生长或溶液生长两大类。
熔体生长法又分为有直拉法、坩埚下降法、区熔法、焰熔法(又称维尔纳叶法)等
直拉法
此法是由熔体生长单晶的一项最主要的方法,适用于大尺寸晶体的批量生产。被加热的坩埚中盛着熔融的料,籽晶杆带着籽晶由上而下插入熔体,由于固液界面附近的熔体维持一定的过冷度、熔体沿籽晶结晶,并随籽晶的逐渐上升而生长成棒状单晶。坩埚可以由高频感应或电阻加热。半导体锗、硅、氧化物单晶如钇铝石榴石、钆镓石榴石、铌酸锂等均用此方法生长而得。应用此方法时控制晶体品质的主要因素是固液界面的温度梯度、生长速率、晶转速率以及熔体的流体效应等。
区熔法
将一个多晶材料棒,通过一个狭窄的高温区,使材料形成一个狭窄的熔区,移动材料棒或加热体,使熔区移动而结晶,最后材料棒就形成了单晶棒。这方法可以使单晶材料在结晶过程中纯度提得很高,并且也能使掺质掺得很均匀。区熔技术有水平法和依靠表面张力的浮区熔炼两种。
溶液生长法又分为水溶液法、水热法,助熔剂法等
水溶液法
对于具有负温度系数或其溶解度温度系数较小的材料,可以使溶液保持恒温,并且不断地从育晶器中移去溶剂而使晶体生长,采用这种办法结晶的叫蒸发法。
水热法