1900-luvun alussa modernin tieteen ja teknologian periaatteita käytettiin jatkuvasti kiteenkasvuprosessin ohjaamiseen, ja kiteenkasvu alkoi kehittyä taiteesta tieteeksi. Erityisesti 1950-luvulta lähtien yksikiteisen piimetallin edustamien puolijohdemateriaalien kehitys on edistänyt kiteenkasvuteorian ja -teknologian kehitystä. Viime vuosina erilaisten yhdistepuolijohteiden ja muiden elektronisten materiaalien, optoelektronisten materiaalien, epälineaaristen optisten materiaalien, suprajohtavien materiaalien, ferrosähköisten materiaalien ja metallisten yksikiteisten materiaalien kehitys on johtanut lukuisiin teoreettisiin ongelmiin. Kiteenkasvatusteknologialle asetetaan yhä monimutkaisempia vaatimuksia. Kiteenkasvun periaatetta ja teknologiaa koskeva tutkimus on tullut yhä tärkeämmäksi ja siitä on tullut tärkeä osa modernia tieteen ja teknologian alaa.
Tällä hetkellä kiteenkasvatus on vähitellen muodostanut joukon tieteellisiä teorioita, joita käytetään kiteenkasvatusprosessin ohjaamiseen. Tämä teoreettinen järjestelmä ei kuitenkaan ole vielä täydellinen, ja paljon on vielä kokemusperäistä. Siksi keinotekoista kiteenkasvatusta pidetään yleisesti käsityötaidon ja tieteen yhdistelmänä.
Täydellisten kiteiden valmistus edellyttää seuraavia olosuhteita:
1. Reaktiojärjestelmän lämpötilaa on säädettävä tasaisesti. Paikallisen ylikuumenemisen tai ylikuumenemisen estämiseksi se vaikuttaa kiteiden ydintymiseen ja kasvuun.
2. Kiteytymisprosessin tulisi olla mahdollisimman hidas spontaanin ydintymisen estämiseksi. Koska spontaanin ydintymisen jälkeen muodostuu paljon hienoja hiukkasia, jotka estävät kiteen kasvua.
3. Sovita jäähdytysnopeus kiteiden ydintymis- ja kasvunopeuteen. Kiteet kasvavat tasaisesti, kiteissä ei ole pitoisuusgradienttia eikä koostumus poikkea kemiallisesta suhteellisuudesta.
Kiteenkasvatusmenetelmät voidaan luokitella neljään luokkaan lähtöfaasin tyypin mukaan: sulakasvu, liuoskasvu, höyryfaasikasvu ja kiinteäfaasikasvu. Näistä neljästä kiteenkasvatusmenetelmätyypistä on kehittynyt kymmeniä kiteenkasvatustekniikoita, joissa on tapahtunut muutoksia kontrolliolosuhteissa.
Yleisesti ottaen, jos koko kiteen kasvuprosessi hajotetaan osiin, sen tulisi sisältää ainakin seuraavat perusprosessit: liuotettavan aineen liukeneminen, kiteen kasvuyksikön muodostuminen, kiteen kasvuyksikön kuljetus kasvualustassa, kiteen kasvu. Elementin liike ja yhdistyminen kiteen pinnalla sekä kiteen kasvurajapinnan siirtyminen kiteen kasvun toteuttamiseksi.
Julkaisun aika: 07.12.2022