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Articulo de referencia

Método de Bridgman-Stockbarger

El método Bridgman-Stockbarger , o técnica Bridgman-Stockbarger , recibe su nombre de los físicos Percy Williams Bridgman (1882-1961) y Donald C. Stockbarger (1895-1952). El mét...

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El método Bridgman-Stockbarger , o técnica Bridgman-Stockbarger , recibe su nombre de los físicos Percy Williams Bridgman (1882-1961) y Donald C. Stockbarger (1895-1952). El método incluye dos técnicas similares pero distintas, utilizadas principalmente para el crecimiento de lingotes monocristalinos, pero que también pueden emplearse para la solidificación de lingotes policristalinos .

Descripción general

Los métodos implican calentar material policristalino por encima de su punto de fusión y enfriarlo lentamente desde un extremo del recipiente, donde se encuentra un cristal semilla . Un monocristal con la misma orientación cristalográfica que el material semilla crece sobre este y se forma progresivamente a lo largo del recipiente. El proceso puede llevarse a cabo en orientación horizontal o vertical, y generalmente implica un crisol/ampolla giratorio para agitar el material fundido. [ 1 ] La configuración horizontal puede evitar la aplicación de tensiones al cristal debido a la expansión térmica y puede purificarlo a costa de la evaporación, pero la forma de la interfaz líquido-sólido entre el material fundido y el cristal es más cóncava. En comparación con el método de gradiente de temperatura, donde se requiere un gradiente de temperatura a lo largo de todo el crisol, en el método Bridgman vertical solo se permite un pequeño gradiente de temperatura cerca de la interfaz líquido-sólido. [ 2 ]

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 monocristalinos de forma fiable, pero no necesariamente da como resultado propiedades uniformes en todo el cristal. [ 1 ]

Diagrama del método Bridgman-Stockbarger

La diferencia entre la técnica de Bridgman [ 3 ] y la de Stockbarger [ 4 ] es sutil: si bien ambos métodos utilizan un gradiente de temperatura y un crisol móvil, la técnica de Bridgman aprovecha el gradiente relativamente incontrolado que se produce a la salida del horno; la técnica de Stockbarger introduce un deflector, o estante, que separa dos hornos acoplados con temperaturas por encima y por debajo del punto de congelación. La modificación que Stockbarger introduce en la técnica de 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 describió anteriormente, se pueden producir lingotes policristalinos a partir de una materia prima compuesta por varillas, trozos o cualquier pieza de forma irregular, una vez fundidas y dejadas solidificar nuevamente. La microestructura resultante de los lingotes obtenidos es característica de los metales y aleaciones solidificados direccionalmente, con sus granos alineados.

Método de Bagdasarov

Una variante de la técnica conocida como método de solidificación direccional horizontal ( HDSM ) desarrollada 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, incluido Yb:YAG (un cristal huésped láser), [ 5 ] y cristales de zafiro  de 45 cm de ancho y más de 1 metro de largo. [ 6 ] 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. 1 2 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. ^ Dhanaraj, Govindhan; Byrappa, Kullaiah; Prasad, Vishwanath; Dudley, Michael (20 de octubre de 2010). Manual Springer de crecimiento cristalino . Saltador. ISBN 978-3-540-74761-1.
  3. ↑ Bridgman, Percy W. (1925). "Ciertas propiedades físicas de cristales individuales de tungsteno, antimonio, bismuto, telurio, cadmio, zinc y estaño". Actas de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias . 60 (6): 305– 383. doi : 10.2307/25130058 . JSTOR 25130058 . 
  4. ↑ Stockbarger, Donald C. (1936). "La producción de grandes monocristales de fluoruro de litio". Review of Scientific Instruments . 7 (3): 133– 136. Bibcode : 1936RScI....7..133S . doi : 10.1063/1.1752094 .
  5. ↑ Arzakantsyan, M.; Ananyan, N.; Gevorgyan, V.; Chanteloup, J.-C. (2012). "Crecimiento de grandes monocristales de Yb:YAG de 90 mm de diámetro con el método de Bagdasarov" . Optical Materials Express . 2 (9): 1219– 1225. Bibcode : 2012OMExp...2.1219A . doi : 10.1364/OME.2.001219 .
  6. ↑ 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 cúpulas XV. 10179 101790N-1 (Tecnologías y materiales para ventanas y cúpulas XV): 101790N. Bibcode : 2017SPIE10179E..0NM . doi : 10.1117/12.2269465 . S2CID 125444288 .