लेजर-हीटेड पेडस्टल ग्रोथ

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Crystallization
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लेजर-हीटेड पेडस्टल ग्रोथ (LHPG) या लेजर फ्लोटिंग ज़ोन (LFZ) एक क्रिस्टल वृद्धि तकनीक है। एक क्रिस्टल का एक संकीर्ण क्षेत्र एक शक्तिशाली कार्बन डाइऑक्साइड लेजर | सीओ से पिघलाया जाता है2या येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट लेजर। लेज़र और इसलिए जोन पिघलता है, क्रिस्टल के साथ ले जाया जाता है। पिघला हुआ क्षेत्र अशुद्ध ठोस को उसके आगे के किनारे पर पिघला देता है और उसके पीछे जमी हुई शुद्ध सामग्री का आभास छोड़ जाता है। सामग्री अनुसंधान में पिघल (तरल / ठोस चरण संक्रमण) से बढ़ते क्रिस्टल के लिए इस तकनीक का उपयोग किया जाता है।[1][2]


लाभ

इस तकनीक का मुख्य लाभ उच्च खींचने की दर (पारंपरिक Czochralski तकनीक से 60 गुना अधिक) और बहुत उच्च गलनांक वाली सामग्री के बढ़ने की संभावना है।[3][4][5] इसके अलावा, एलएचपीजी एक क्रूसिबल-मुक्त तकनीक है, जो एकल क्रिस्टल को उच्च शुद्धता और कम तनाव के साथ उगाने की अनुमति देती है।

क्रिस्टल का ज्यामितीय आकार (तकनीक छोटे व्यास का उत्पादन कर सकती है), और कम उत्पादन लागत, एलएचपीजी द्वारा उत्पादित सिंगल-क्रिस्टल फाइबर (एससीएफ) को कई उपकरणों में बल्क क्रिस्टल के लिए उपयुक्त विकल्प बनाती है, विशेष रूप से वे जो उच्च-पिघलने बिंदु का उपयोग करते हैं। | गलनांक सामग्री।[6][7] हालांकि, तकनीकी उपकरणों में उनके स्थानापन्न करने के लिए बल्क क्रिस्टल की तुलना में सिंगल-क्रिस्टल फाइबर में समान या बेहतर ऑप्टिकल और संरचनात्मक गुण होने चाहिए। यह विकास स्थितियों को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करके प्राप्त किया जा सकता है।[8][9][10]


ऑप्टिकल तत्व

एलएफजेड प्रणाली की योजनाबद्ध

1980 तक, लेज़र-हीटेड क्रिस्टल ग्रोथ में स्रोत सामग्री पर केंद्रित केवल दो लेज़र बीम का उपयोग किया जाता था।[11] इस स्थिति ने पिघले हुए क्षेत्र में एक उच्च रेडियल थर्मल ग्रेडिएंट उत्पन्न किया, जिससे प्रक्रिया अस्थिर हो गई। बीमों की संख्या बढ़ाकर चार करने से समस्या का समाधान नहीं हुआ, हालांकि इसने विकास प्रक्रिया में सुधार किया।[12] फेजर एट अल द्वारा लेजर-हीटेड क्रिस्टल ग्रोथ तकनीक में सुधार किया गया था।[13] जिन्होंने एक विशेष ऑप्टिकल घटक को शामिल किया, जिसे reflexicon के रूप में जाना जाता है, जिसमें एक आंतरिक शंकु होता है जो एक बड़े समाक्षीय शंकु खंड से घिरा होता है, दोनों परावर्तक सतहों के साथ। यह ऑप्टिकल तत्व बेलनाकार लेजर बीम को एक बड़े व्यास की खोखली सिलेंडर सतह में परिवर्तित करता है।[14] यह ऑप्टिकल घटक रेडियल थर्मल ग्रेडियेंट को कम करने, पिघला हुआ क्षेत्र पर लेजर ऊर्जा के रेडियल वितरण की अनुमति देता है। इस तकनीक में अक्षीय तापमान प्रवणता 10000 °C/cm तक जा सकती है, जो पारंपरिक क्रिस्टल विकास तकनीकों (10–100 °C/cm) की तुलना में बहुत अधिक है।

संवहन गति

एलएचपीजी तकनीक की एक विशेषता मारंगोनी प्रभाव के कारण तरल चरण में इसकी उच्च संवहन गति है।[15][16] यह देखा जा सकता है कि यह बहुत तेजी से घूमता है। यहां तक ​​कि जब यह स्थिर दिखाई देता है, यह वास्तव में अपनी धुरी पर तेजी से घूम रहा है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Feigelson, R.S. (1985). "Growth of fiber crystals". In Kaldis, E (ed.). Crystal Growth of Electronic Materials. p. 127. ISBN 978-0-444-86919-7.
  2. ↑ Andreeta, M.R.B.; Hernandes, A.C. (2010). "Laser-Heated Pedestal Growth of Oxide Fibers". In Dhanaraj, G.; Byrappa, K.; Prasad, V.; Dudley, M. (eds.). Springer Handbook of Crystal Growth. p. 393. ISBN 978-3-540-74182-4.
  3. ↑ Ardila, D.R.; Andreeta, M.R.B.; Cuffini, S.L.; et al. (1997). "Laser heated pedestal growth of Sr2RuO4 single-crystal fibers from SrRuO3". Journal of Crystal Growth. 177 (1–2): 52–56. Bibcode:1997JCrGr.177...52A. doi:10.1016/S0022-0248(96)00904-9.
  4. ↑ De Camargo, A.S.S; Nunes, L.A.O.; Andreeta, M.R.B.; et al. (2002). "Near-infrared and upconversion properties of neodymium-doped RE0.8La0.2VO4 (RE = Y, Gd) single-crystal fibres grown by the laser-heated pedestal growth technique". Journal of Physics: Condensed Matter. 14 (50): 13889–13897. Bibcode:2002JPCM...1413889D. doi:10.1088/0953-8984/14/50/314. S2CID 250907003.
  5. ↑ De Vicente, F.S.; Hernandes, A.C.; De Castro, A.C.; et al. (1999). "Photoluminescence spectrum of rare earth doped zirconia fibre and power excitation dependence". Radiation Effects and Defects in Solids. 149 (1–4): 153–157. Bibcode:1999REDS..149..153D. doi:10.1080/10420159908230149.
  6. ↑ De Camargo, A.S.S.; Andreeta, M.R.B; Hernandes, A.C.; et al. (2006). "1.8 µm emission and excited state absorption in LHPG grown Gd0.8La0.2VO4:Tm3+ single crystal fibers for miniature lasers". Optical Materials. 28 (5): 551–555. Bibcode:2006OptMa..28..551D. doi:10.1016/j.optmat.2005.07.002.
  7. ↑ Romero, J.J.; Montoya, E.; Bausa, L.E.; et al. (2004). "Multiwavelength laser action of Nd3+:YAlO3 single crystals grown by the laser heated pedestal growth method". Optical Materials. 24 (4): 643–650. Bibcode:2004OptMa..24..643R. doi:10.1016/S0925-3467(03)00179-4. S2CID 95249182.
  8. ↑ Prokofiev, V.V.; Andreeta, J.P.; Delima, C.J.; et al. (1995). "Microstructure of single-crystal sillenite fibers". Radiation Effects and Defects in Solids. 134 (1–4): 209–211. Bibcode:1995REDS..134..209P. doi:10.1080/10420159508227216.
  9. ↑ Prokofiev, V.V.; Andreeta, J.P.; Delima, C.J.; et al. (1995). "The influence of temperature gradients on structural perfection of single-crystal sillenite fibers grown by the LHPG method". Optical Materials. 4 (4): 521–527. Bibcode:1995OptMa...4..521P. doi:10.1016/0925-3467(94)00123-5.
  10. ↑ Andreeta, M.R.B.; Andreeta, E.R.M.; Hernandes, A.C.; et al. (2002). "Thermal gradient control at the solid–liquid interface in the laser-heated pedestal growth technique". Journal of Crystal Growth. 234 (4): 759–761. Bibcode:2002JCrGr.234..759A. doi:10.1016/S0022-0248(01)01736-5.
  11. ↑ Burrus, C.A.; Stone, J. (1975). "Single−crystal fiber optical devices: A Nd:YAG fiber laser". Applied Physics Letters. 26 (6): 318. Bibcode:1975ApPhL..26..318B. doi:10.1063/1.88172.
  12. ↑ Haggerty, J.S. (1972). "Production of fibers by a floating zone fiber drawing technique, Final Report". NASA-CR-120948. {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help)
  13. ↑ Fejer, M.M.; Byer, R.L.; Feigelson R.; Kway W. (1982). "Growth and characterization of single crystal refractory oxide fibers". Proceedings of the SPIE, Advances in Infrared Fibers II. Vol. 320. Bellingham, WA: SPIE. p. 50. ISBN 978-0-89252-355-9.
  14. ↑ Edmonds, W.R. (1973). "The reflaxicon: a new reflective optical element, and some applications". Applied Optics. 12 (8): 1940–5. Bibcode:1973ApOpt..12.1940E. doi:10.1364/AO.12.001940. PMID 20125635.
  15. ↑ Liu, M.; Chen, J.C.; Chiang, C.H.; Hu, L.J.; Lin, S.P. (2006). "Mg-doped sapphire crystal fibers grown by laser-heated pedestal growth method". Japanese Journal of Applied Physics. 45 (1A): 194–199. Bibcode:2006JaJAP..45..194L. doi:10.1143/JJAP.45.194. S2CID 120615103.
  16. ↑ The video presented in the following reference shows the liquid phase convection during lithium niobate (LiNbO3) fiber pulling using a very small piece of platinum wire inside the liquid that is allowed to spin. "Convection in Laser Heated Pedestal Growth technique". YouTube.
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