《表3 熔体中的典型生长方法及其生长图、特点和实例》

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《材料多尺度结晶研究进展》

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Bridgman法在1925年被提出，其生长过程是将垂直放置的坩埚逐渐下降，并通过一个温度梯度区（温度上高下低），熔体自下而上结晶生长，生长示意图在表3中展示.水平布里奇曼法最开始是将铋棒放在铜板上并用玻璃板覆盖铋棒以减少气流影响，之后将其熔化，使用籽晶并通过移动加热器件使铋棒以5 cm/h的速度生长单晶[81].科学家Stockbarger在布里奇曼炉膛中间增加隔板，把高温区和低温区隔开，形成现在通用的三温区结构，便于温场控制和梯度调节[82].20世纪70年代初，创造出用坩埚加速旋转产生的强迫对流作为材料结晶过程中的搅拌手段，该方法的使用减小了溶质边界层厚度，使材料具有高的结晶速度并能稳定生长[20].因此，便采用机械方法在布里奇曼法材料结晶过程中的液-固相区施加强制对流，以改变传热、传质条件，实现材料结晶过程优化控制，并形成一系列改进的布里奇曼法，如坩埚恒速旋转[83]、坩埚倾斜[84]、坩埚震荡[85]等.垂直梯度凝固法与布里奇曼法的不同之处在于没有运动部件，坩埚与下降杆和单晶炉中加热器件静止.在坩埚上保持温度梯度，当熔炉的温度降低时，熔体的冷端首先结晶，其余的熔体随着凝固点在熔体上移动而逐层结晶.该方法实现简单，但最大缺点是随着炉温的降低，剩余熔体的梯度也随之降低.在恒定的冷却条件下，梯度的变化会导致生长速度的变化.解决该问题的一种方法是连续改变加热器件的降温速度以保持熔体中恒定的冷却速度，通过生长过程中固液界面的相对运动实现材料结晶[86].激光加热浮区法（LDFZ）使用一组水平激光束在原料和籽晶杆之间建立熔融区，利用激光束的非发散特性可以很容易达到高熔融温度并产生小的生长界面，有助于减少进料中挥发性成分的损失，从而生长高质量单晶[87].