લેસર ક્રિસ્ટલનો વિકાસ સિદ્ધાંત

વીસમી સદીની શરૂઆતમાં, સ્ફટિક વૃદ્ધિ પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત કરવા માટે આધુનિક વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીના સિદ્ધાંતોનો સતત ઉપયોગ થતો હતો, અને સ્ફટિક વૃદ્ધિ કલાથી વિજ્ઞાનમાં વિકસિત થવા લાગી. ખાસ કરીને 1950 ના દાયકાથી, સિંગલ ક્રિસ્ટલ સિલિકોન દ્વારા રજૂ કરાયેલ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના વિકાસથી સ્ફટિક વૃદ્ધિ સિદ્ધાંત અને ટેકનોલોજીના વિકાસને પ્રોત્સાહન મળ્યું છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, વિવિધ પ્રકારના સંયોજન સેમિકન્ડક્ટર અને અન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક સામગ્રી, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક સામગ્રી, નોનલાઇનર ઓપ્ટિકલ સામગ્રી, સુપરકન્ડક્ટિંગ સામગ્રી, ફેરોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી અને મેટલ સિંગલ ક્રિસ્ટલ સામગ્રીના વિકાસથી સૈદ્ધાંતિક સમસ્યાઓની શ્રેણી ઊભી થઈ છે. અને સ્ફટિક વૃદ્ધિ તકનીક માટે વધુને વધુ જટિલ આવશ્યકતાઓ આગળ મૂકવામાં આવી રહી છે. સ્ફટિક વૃદ્ધિના સિદ્ધાંત અને ટેકનોલોજી પર સંશોધન વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બન્યું છે અને આધુનિક વિજ્ઞાન અને ટેકનોલોજીની એક મહત્વપૂર્ણ શાખા બની ગયું છે.
હાલમાં, સ્ફટિક વૃદ્ધિએ ધીમે ધીમે વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધાંતોની શ્રેણી બનાવી છે, જેનો ઉપયોગ સ્ફટિક વૃદ્ધિ પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે. જો કે, આ સૈદ્ધાંતિક પ્રણાલી હજુ સુધી સંપૂર્ણ નથી, અને હજુ પણ ઘણી બધી સામગ્રી છે જે અનુભવ પર આધારિત છે. તેથી, કૃત્રિમ સ્ફટિક વૃદ્ધિને સામાન્ય રીતે કારીગરી અને વિજ્ઞાનનું સંયોજન માનવામાં આવે છે.
સંપૂર્ણ સ્ફટિકો તૈયાર કરવા માટે નીચેની શરતો જરૂરી છે:
1. પ્રતિક્રિયા પ્રણાલીનું તાપમાન સમાન રીતે નિયંત્રિત થવું જોઈએ. સ્થાનિક ઓવરકૂલિંગ અથવા ઓવરહિટીંગને રોકવા માટે, તે સ્ફટિકોના ન્યુક્લિયેશન અને વૃદ્ધિને અસર કરશે.
2. સ્વયંસ્ફુરિત ન્યુક્લિયેશન અટકાવવા માટે સ્ફટિકીકરણ પ્રક્રિયા શક્ય તેટલી ધીમી હોવી જોઈએ. કારણ કે એકવાર સ્વયંસ્ફુરિત ન્યુક્લિયેશન થાય છે, ત્યારે ઘણા સૂક્ષ્મ કણો રચાય છે અને સ્ફટિક વૃદ્ધિને અવરોધે છે.
3. સ્ફટિક ન્યુક્લિયેશન અને વૃદ્ધિ દર સાથે ઠંડક દરનો મેળ કરો. સ્ફટિકો એકસરખી રીતે ઉગાડવામાં આવે છે, સ્ફટિકોમાં કોઈ સાંદ્રતા ઢાળ નથી, અને રચના રાસાયણિક પ્રમાણસરતાથી વિચલિત થતી નથી.
સ્ફટિક વૃદ્ધિ પદ્ધતિઓને તેમના મૂળ તબક્કાના પ્રકાર અનુસાર ચાર શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે, એટલે કે પીગળવાની વૃદ્ધિ, દ્રાવણની વૃદ્ધિ, વરાળની વૃદ્ધિ અને ઘન તબક્કાની વૃદ્ધિ. નિયંત્રણ પરિસ્થિતિઓમાં ફેરફાર સાથે આ ચાર પ્રકારની સ્ફટિક વૃદ્ધિ પદ્ધતિઓ ડઝનેક સ્ફટિક વૃદ્ધિ તકનીકોમાં વિકસિત થઈ છે.
સામાન્ય રીતે, જો સ્ફટિક વૃદ્ધિની સમગ્ર પ્રક્રિયા વિઘટિત થાય છે, તો તેમાં ઓછામાં ઓછી નીચેની મૂળભૂત પ્રક્રિયાઓ શામેલ હોવી જોઈએ: દ્રાવ્યનું વિસર્જન, સ્ફટિક વૃદ્ધિ એકમની રચના, વૃદ્ધિ માધ્યમમાં સ્ફટિક વૃદ્ધિ એકમનું પરિવહન, સ્ફટિક વૃદ્ધિ સ્ફટિક સપાટી પર તત્વની હિલચાલ અને સંયોજન અને સ્ફટિક વૃદ્ધિ ઇન્ટરફેસનું સંક્રમણ, જેથી સ્ફટિક વૃદ્ધિને સાકાર કરી શકાય.