布里奇曼-史托巴格法

✍ dations ◷ 2025-09-12 13:24:48 #布里奇曼-史托巴格法

布里奇曼-史托巴格法（英语：Bridgman–Stockbarger technique）晶体成长技术，以美国物理学家珀西·布里奇曼（Percy Williams Bridgman）与唐纳·史托巴格（Donald C. Stockbarger）为名。这种技术囊括两种大同而小异的方法进行人造胚晶(单晶晶锭)的晶体成长，但也可以凝固出多晶晶锭。

布里奇曼-史托巴格法牵涉到加热多晶材料工件至其熔点以上的温度，然后再从工件容器有晶种的一端缓慢地开始进行冷却。今若欲将一块多晶工件成长成单晶晶锭，则需要先找一颗单晶来担任晶种，使其与工件之冷凝端相接，俟炉料经熔融凝固后，在冷却炉段凝固新生的晶体沿坩锅容器的长边逐渐生成，且将与晶种有相同之结晶取向。该过程可以在水平或垂直方向上进行，且常涉及旋转坩埚或安瓿来搅拌熔融液。

布里奇曼法虽然是20世纪初开发出来，算较老式的晶体成长方法，可是在长某些特定半导体晶体的时候还是很好用，尤其是那些柴氏拉晶法很难长的晶体，譬如说发光二极管要用的砷化镓。用布里奇曼法来长单晶虽然颇为可靠，但是长出来的东西往往有性质、杂质不均匀的问题。

布里奇曼法跟史托巴格法的差异相当细微。两种方法皆仰赖温度梯度与移动的坩锅，不过布里奇曼法利用炉口相对不易控制的温度梯度；而史托巴格法则在加热炉段跟冷却炉段中间还加了一片隔板，把两炉段不同温度分开。一般认为史托巴格的改良，对于熔融的固液界面的温度梯度控制较好。

当上述装置没有加晶种时，各种棒状、块状、甚至不规则状的晶体进料都可以在熔融又凝固后产生多晶晶锭。这些多晶晶锭的显微组织会出现成列的晶粒，类似金属或合金在方向性凝固（英语：Directional solidification）后会有的显微组织。

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