طريقة بريدجمان-ستوكبارجر

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

تُعرف طريقة بريدجمان-ستوكبارجر، أو تقنية بريدجمان-ستوكبارجر، نسبةً إلى الفيزيائيين بيرسي ويليامز بريدجمان ( 1882-1961 ) ودونالد سي. ستوكبارجر (1895-1952). تتضمن هذه الطريقة تقنيتين متشابهتين لكنهما متميزتان، تُستخدمان بشكل أساسي لإنتاج سبائك أحادية البلورة، ولكن يمكن استخدامهما أيضًا لتصلب السبائك متعددة البلورات .

ملخص

تتضمن هذه الطرق تسخين مادة متعددة البلورات فوق درجة انصهارها وتبريدها ببطء من أحد طرفي وعائها، حيث توجد بلورة بذرة . تنمو بلورة أحادية بنفس التوجه البلوري لمادة البذرة على البذرة، وتتشكل تدريجيًا على طول الوعاء. يمكن إجراء هذه العملية أفقيًا أو رأسيًا، وعادةً ما تتضمن استخدام بوتقة/أنبوبة دوارة لتحريك المصهور. [ 1 ] يتيح الوضع الأفقي تجنب إجهاد البلورة الناتج عن التمدد الحراري، كما يمكنه تنقية البلورة على حساب التبخر، إلا أن شكل السطح الفاصل بين المادة المنصهرة والبلورة يكون أكثر تقعرًا. بالمقارنة مع طريقة تدرج درجة الحرارة التي تتطلب تدرجًا حراريًا على طول البوتقة بالكامل، فإن طريقة بريدجمان الرأسية تسمح بتدرج حراري صغير فقط بالقرب من السطح الفاصل بين المادة المنصهرة والبلورة. [ 2 ]

تُعدّ طريقة بريدجمان طريقة شائعة لإنتاج بعض بلورات أشباه الموصلات ، مثل زرنيخيد الغاليوم ، والتي تُعتبر طريقة تشوخرالسكي أكثر صعوبة في إنتاجها. يمكن لهذه العملية إنتاج سبائك أحادية البلورة بشكل موثوق، ولكنها لا تُؤدي بالضرورة إلى خصائص متجانسة في جميع أنحاء البلورة. [ 1 ]

رسم تخطيطي لطريقة بريدجمان-ستوكبارجر

يكمن الفرق الدقيق بين تقنية بريدجمان [ 3 ] وتقنية ستوكبارجر [ 4 ] في أن كلتا الطريقتين تستخدمان تدرجًا حراريًا وبوتقة متحركة، إلا أن تقنية بريدجمان تعتمد على التدرج غير المتحكم به نسبيًا الناتج عند مخرج الفرن؛ بينما تُدخل تقنية ستوكبارجر حاجزًا أو رفًا يفصل بين فرنَين متصلين بدرجات حرارة أعلى وأقل من نقطة التجمد. ويُتيح تعديل ستوكبارجر لتقنية بريدجمان تحكمًا أفضل في التدرج الحراري عند سطح التماس بين المصهور والبلورة.

عند عدم استخدام بلورات البذور كما هو موضح أعلاه، يمكن إنتاج سبائك متعددة البلورات من مادة خام تتكون من قضبان أو قطع أو أي أجزاء غير منتظمة الشكل، وذلك بعد صهرها وتركها لتتصلب مرة أخرى. وتتميز البنية المجهرية الناتجة للسبائك بهذه الطريقة بخصائص المعادن والسبائك المتصلبة اتجاهيًا ذات الحبيبات المتراصة.

طريقة باغداساروف

تُعدّ طريقة التصلب الاتجاهي الأفقي ( HDSM ) أحد أشكال تقنية التصلب الاتجاهي الأفقي، التي طوّرها خاتشيك باغداساروف ( بالروسية : Хачик Багдасаров ) في ستينيات القرن العشرين في الاتحاد السوفيتي. تعتمد هذه الطريقة على بوتقة مسطحة القاع مصنوعة من الموليبدينوم ذات جدران جانبية قصيرة، بدلاً من استخدام أمبولة مغلقة . وقد استُخدمت لإنماء بلورات أكسيد كبيرة متنوعة، بما في ذلك بلورة Yb:YAG (بلورة مضيفة لليزر)، [ 5 ] وبلورات الياقوت بعرض 45  سم وطول يزيد عن متر واحد. [ 6 ] مع ذلك، تختلف جودة البلورات المُنمّاة بطريقة HDSM عن تلك المُنمّاة بطريقة تشوخرالسكي ، وذلك بسبب مشكلة وجود الفقاعات.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 هانز ج. شيل؛ بيتر كابر؛ بيتر رودولف (25 أكتوبر 2010). تقنية نمو البلورات: أشباه الموصلات والعوازل . جون وايلي وأولاده. الصفحات 177-178 . ISBN  978-3-527-32593-1.
  2. ^ دهاناراج، جوفيندان. بيرابا، كولياه؛ براساد، فيشواناث؛ دادلي ، مايكل (20 أكتوبر 2010). دليل سبرينغر لنمو البلورات . سبرينغر. رقم ISBN 978-3-540-74761-1.
  3. ↑ بريدجمان، بيرسي و. (1925). "خصائص فيزيائية معينة لبلورات أحادية من التنجستن، والأنتيمون، والبزموت، والتيلوريوم، والكادميوم، والزنك، والقصدير". وقائع الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم . 60 (6): 305-383 . doi : 10.2307/25130058 . JSTOR 25130058 . 
  4. ↑ ستوكبارجر، دونالد سي. (1936). "إنتاج بلورات مفردة كبيرة من فلوريد الليثيوم". مراجعة الأدوات العلمية . 7 (3): 133-136 . Bibcode : 1936RScI....7..133S . doi : 10.1063/1.1752094 .
  5. ↑ أرزاكانتسيان، م.؛ أنانيان، ن.؛ جيفورجيان، ف.؛ شانتيلوب، ج.-س. (2012). "نمو بلورات أحادية كبيرة من Yb:YAG بقطر 90 مم باستخدام طريقة باغداساروف" . مجلة المواد البصرية السريعة . 2 (9): 1219-1225 . رمز Bibcode : 2012OMExp...2.1219A . doi : 10.1364/OME.2.001219 .
  6. ↑ مونتغمري، ماثيو؛ بلوكبيرغر، كلارك (2017). زيلينسكي، برايان جيه (محرر). "ألواح من الياقوت الأزرق بأبعاد 18 × 36 × 1.5 بوصة للنوافذ المرئية والأشعة تحت الحمراء". وقائع SPIE . تقنيات ومواد النوافذ والقباب XV. 10179 101790N-1 (تقنيات ومواد النوافذ والقباب XV): 101790N. Bibcode : 2017SPIE10179E..0NM . doi : 10.1117/12.2269465 . S2CID 125444288 .