نظریه رشد کریستال لیزری

در آغاز قرن بیستم، اصول علم و فناوری مدرن به طور مداوم برای کنترل فرآیند رشد کریستال مورد استفاده قرار گرفت و رشد کریستال شروع به تکامل از هنر به علم کرد. به خصوص از دهه 1950، توسعه مواد نیمه هادی که توسط سیلیکون تک کریستال نشان داده می شود، توسعه نظریه و فناوری رشد کریستال را ارتقا داده است. در سال های اخیر، توسعه انواع نیمه هادی های مرکب و سایر مواد الکترونیکی، مواد نوری الکترونیک، مواد نوری غیرخطی، مواد ابررسانا، مواد فروالکتریک و مواد تک بلور فلزی منجر به یک سری مشکلات نظری شده است. و الزامات پیچیده تری برای فناوری رشد کریستال مطرح می شود. تحقیق در مورد اصل و فناوری رشد کریستال اهمیت فزاینده ای یافته و به شاخه ای مهم از علم و فناوری مدرن تبدیل شده است.
در حال حاضر رشد کریستال به تدریج یک سری نظریه های علمی را شکل داده است که برای کنترل فرآیند رشد کریستال استفاده می شود. با این حال، این سیستم نظری هنوز کامل نیست و هنوز محتوای زیادی وجود دارد که به تجربه بستگی دارد. بنابراین رشد کریستال مصنوعی عموماً ترکیبی از صنعت و علم تلقی می شود.
تهیه بلورهای کامل به شرایط زیر نیاز دارد:
1. دمای سیستم واکنش باید به طور یکنواخت کنترل شود. به منظور جلوگیری از سرد شدن بیش از حد موضعی یا گرمای بیش از حد، بر هسته و رشد کریستال ها تأثیر می گذارد.
2. فرآیند تبلور باید تا حد امکان کند باشد تا از هسته زایی خود به خود جلوگیری شود. از آنجا که به محض اینکه هسته‌زایی خود به خودی اتفاق بیفتد، ذرات ریز زیادی تشکیل می‌شوند و مانع رشد کریستال می‌شوند.
3. نرخ سرد شدن را با هسته زایی و سرعت رشد کریستال مطابقت دهید. کریستال ها به طور یکنواخت رشد می کنند، هیچ گرادیان غلظتی در کریستال ها وجود ندارد و ترکیب از تناسب شیمیایی منحرف نمی شود.
روش های رشد کریستال را می توان با توجه به نوع فاز اصلی خود به چهار دسته تقسیم کرد: رشد مذاب، رشد محلول، رشد فاز بخار و رشد فاز جامد. این چهار نوع روش رشد کریستال با تغییرات در شرایط کنترل به ده ها تکنیک رشد کریستال تبدیل شده اند.
به طور کلی، اگر کل فرآیند رشد کریستال تجزیه شود، حداقل باید شامل فرآیندهای اساسی زیر باشد: انحلال املاح، تشکیل واحد رشد بلور، انتقال واحد رشد بلور در محیط رشد، رشد کریستال حرکت و ترکیب عنصر روی سطح کریستال و انتقال رابط رشد کریستال، به طوری که رشد کریستال را تحقق بخشد.