Lab. Wzrostu Kryształów

W połowie marca 2003 w nowopowstałym laboratorium Instytutu Fizyki Politechniki Szczecińskiej, które utworzone zostało na parterze budynku międzywydziałowego przeprowadzony został pilotażowy proces technologiczny wzrostu kryształu z fazy roztopu. Prace nad uruchomieniem laboratorium trwały od początku roku akademickiego 2002/2003 pod opieką doc. dr hab. Mareka Berkowskiego, kierownika zespołu problemowego technologii magnetyków Instytutu Fizyki PAN i sekretarza Polskiego Towarzystwa Wzrostu Kryształów.

Metoda Czochralskiego jest uznawana obecnie za jedną z najważniejszych metod otrzymywania monokryształów z roztopu. Krystalizowany materiał umieszczany jest w metalowym tyglu, który znajduje się wewnątrz cewki indukcyjnej generatora wysokiej częstotliwości. Prądy wirowe indukowane w tyglu pozwalają na stopienie materiału. Do powierzchni roztopu, o temperaturze bliskiej temperatury krystalizacji, doprowadza się zorientowany zarodek. Jest on następnie wyciągany z założoną prędkością, a regulując mocą generatora możemy zmieniać jego średnicę.

Przez szereg lat metoda ta została znacznie udoskonalona i w zależności od potrzeb, stosowanych jest kilka wariantów: metoda zimnego tygla, Stiepanova, pływającego tygla, i inne. Zalety, dzięki którym metoda Czochralskiego jest tak szeroko stosowana to:
1. otrzymywanie monokryształów o założonej orientacji i wysokiej jakości strukturalnej ( w pewnym zakresie także o odpowiednich wymiarach i kształcie),
2. wzrost odbywa się beznaprężeniowo ( brak kontaktu rosnącego kryształu z tyglem),
3. łatwość kontroli jakości i składu chemicznego (domieszek) kryształu już podczas trwania procesu, wysoka wydajność i możliwość pełnej automatyzacji procesu
4. wysoka wydajność i możliwość pełnej automatyzacji procesu

Najbliższe plany laboratorium związane są materiałami należącymi do rodziny związków tlenkowych o strukturze langesitu typu Ca2Ga2Ge4O14. Ze względu na oczekiwane właściwości piezoelektryczne i nieliniowość optyczną założono wytwarzanie w najbliższych procesach monokryształów La3Ga5.5Ta0.5O14 (LGT)

z domieszką odpowiednio: jonów metali przejściowych w miejsce galu , jonów ziem rzadkich w miejsce lantanu.
W przyszłości zakłada się uruchomienia kolejnego stanowiska wzrostu kryształów metodą Czochralskiego z komora ciśnieniową, która pozwala na wyciąganie monokryształów związków mających wysoką prężność par w temperaturze topnienia.


Własności scyntylacyjne kryształu BGO (pdf)


Opiekunem Laboratorium Wzrostu Kryształów jest kierownik Zakładu Optoelektroniki
Prof. dr hab. inż. Sławomir Kaczmarek