Vào đầu thế kỷ XX, các nguyên lý của khoa học và công nghệ hiện đại liên tục được sử dụng để kiểm soát quá trình phát triển tinh thể, và sự phát triển của tinh thể bắt đầu phát triển từ nghệ thuật sang khoa học. Đặc biệt từ những năm 1950, sự phát triển của vật liệu bán dẫn, đại diện là silic đơn tinh thể, đã thúc đẩy sự phát triển của lý thuyết và công nghệ phát triển tinh thể. Trong những năm gần đây, sự phát triển của nhiều loại chất bán dẫn hợp chất và các vật liệu điện tử khác, vật liệu quang điện tử, vật liệu quang phi tuyến, vật liệu siêu dẫn, vật liệu sắt điện và vật liệu kim loại đơn tinh thể đã dẫn đến một loạt các vấn đề lý thuyết. Và ngày càng có nhiều yêu cầu phức tạp hơn được đưa ra cho công nghệ phát triển tinh thể. Nghiên cứu về nguyên lý và công nghệ phát triển tinh thể ngày càng trở nên quan trọng và đã trở thành một nhánh quan trọng của khoa học và công nghệ hiện đại.
Hiện nay, sự phát triển của tinh thể đã dần hình thành một loạt các lý thuyết khoa học, được sử dụng để kiểm soát quá trình phát triển của tinh thể. Tuy nhiên, hệ thống lý thuyết này vẫn chưa hoàn thiện, và vẫn còn nhiều nội dung phụ thuộc vào kinh nghiệm. Do đó, sự phát triển của tinh thể nhân tạo thường được coi là sự kết hợp giữa tay nghề thủ công và khoa học.
Việc chế tạo tinh thể hoàn chỉnh cần có các điều kiện sau:
1. Nhiệt độ của hệ thống phản ứng cần được kiểm soát đồng đều. Để tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ hoặc quá nhiệt cục bộ, điều này sẽ ảnh hưởng đến quá trình hình thành và phát triển của tinh thể.
2. Quá trình kết tinh nên diễn ra càng chậm càng tốt để ngăn ngừa sự hình thành hạt nhân tự phát. Bởi vì một khi quá trình hình thành hạt nhân tự phát xảy ra, nhiều hạt mịn sẽ hình thành và cản trở sự phát triển của tinh thể.
3. Tốc độ làm nguội phải phù hợp với tốc độ hình thành và phát triển của tinh thể. Các tinh thể phát triển đồng đều, không có građien nồng độ trong tinh thể, và thành phần không bị lệch khỏi tỷ lệ hóa học.
Các phương pháp nuôi cấy tinh thể có thể được phân loại thành bốn loại tùy thuộc vào loại pha gốc của chúng, cụ thể là nuôi cấy nóng chảy, nuôi cấy dung dịch, nuôi cấy pha hơi và nuôi cấy pha rắn. Bốn loại phương pháp nuôi cấy tinh thể này đã phát triển thành hàng chục kỹ thuật nuôi cấy tinh thể với những thay đổi về điều kiện kiểm soát.
Nhìn chung, nếu phân tích toàn bộ quá trình phát triển tinh thể thì ít nhất phải bao gồm các quá trình cơ bản sau: hòa tan chất tan, hình thành đơn vị phát triển tinh thể, vận chuyển đơn vị phát triển tinh thể trong môi trường phát triển, phát triển tinh thể. Sự di chuyển và kết hợp của các nguyên tố trên bề mặt tinh thể và sự chuyển tiếp của giao diện phát triển tinh thể, để thực hiện quá trình phát triển tinh thể.
Thời gian đăng: 07-12-2022