CRECIMIENTO DE CRISTALES

CRECIMIENTO DE CRISTALES

“Método de Bridgeman”

El método de Bridgeman fue de los primeros métodos que se utilizó para el crecimiento de lingotes de MTC y hoy se conocen nuevas modificaciones y se intentan aún mejoras para el método para incrementar la calidad cristalina del material crecido. El método de Bridgeman consiste en colocar una cápsula de cuarzo de fondo cónico a la aleación ternaria HgCdTe en proporciones estequiométricas por encima de su temperatura de fusión y en bajarla muy lentamente a través de un gradiente de temperatura determinado. Este método resulta ideal para ser empleado con materiales de fusión congruente en los cuales la variación de la presión de vapor de los constituyentes resulta despreciable. Este método permite obtener lingotes con dos o tres monocristales en cada crecimiento, los que contienen subgranos de muy baja desorientación, ya que se trata de alineamientos de dislocaciones de borde que forman limites de tilt que separan subgrano adyacentes entre ellos en un rango de 20”<0<100. Se requieren recocidos posteriores para eliminar los límites de subgrano. Otra condición requerida a este método es evitar las segregaciones radial y axial en el lingote que se producen durante el crecimiento. Los tratamientos térmicos posteriores tienden a homogenizar la composición.

A pesar de obtenerse monocristales grandes con este método, el control del gradiente de temperatura, de las presiones parciales de los constituyentes, de la velocidad de descenso de la cápsula y de la necesidad de purificar los elementos empleados entre 6N y 9N, debe ser muy estricto y, a pesar de ello, subsisten todavía dificultades para crecer monocristales tan grandes y perfectos como para permitir la fabricación detectores en gran escala.

El PRINSO ha logrado crecer, por un método de Bridgeman modificado, MCT de excelente calidad, comparable con el obtenido en importantes centros de otros países.

El crecimiento de cristales bien ordenados es importante, ya que son utilizados en una inconcebible variedad de aparatos aquí en la Tierra: microchips, cámaras de video, detectores de radiación, relojes digitales, semiconductores de alto poder, y tocadiscos, para nombrar solo unos pocos. Los cristales obtenidos mediante el crecimiento aislado de Bridgeman, en particular, podría llevarnos a construir ventanas y subestratos para sensores infrarrojos, detectores de rayos cósmicos más precisos, y minúsculos láser de estado sólido para la próxima generación de pantallas planas. Otras variantes difíciles de predecir, podrían crear nuevas categorías de productos electrónicos.

Cuando los técnicos hacen crecer cristales, desearían tener la calidad más alta posible, la menor cantidad de impurezas, la menor cantidad de fracturas, dice Szofran. El crecimiento aislado de Bridgeman es una de las maneras de conseguirlo.

En la imagen de la derecha se puede apreciar que la superficie de este cristal cosechado con el método de Bridgeman es más suave allí donde estaba despegado de la pared del recipiente. Con el crecimiento aislado de Bridgeman "sin intervención" se obtienen menos defectos en la estructura interna de los cristales.

Un cristal ideal es un parangón de orden y estructura. Los átomos que lo componen se distribuyen con un patrón geométrico que se repite una y otra vez -- como los motivos en un piso de baldosas, pero en tres dimensiones. El ordenamiento exacto de los átomos puede otorgarle a una sustancia cristalina propiedades especiales para su utilización.

Los científicos han probado varias teorías para explicar porqué el cristal se forma a una pequeña distancia de la pared del recipiente. Todas coinciden en que la presión del gas es importante en la separación, pero difiere en otros puntos.

Algunos científicos piensan que los gases producidos por sustancias volátiles

...