Суть даного методу полягає в тому, що зароджуються в нижній частині тигля з розплавом монокристали служать запалом. Тигель опускається в більш холодну зону печі. Нижня частина тигля - конічна. Швидкість вирощування - також кілька мм / год.
Метод Вернейля реалізується шляхом просипка маленьких порцій порошкової шихти в трубчасту піч, де ця шихта розплавляється під час падіння в киснево - водневому полум'я і живить краплю розплаву на поверхні затравки. Запал при цьому витягується поступово вниз, а крапля перебуває на одному і тому ж рівні по висоті печі.
· Відсутність флюсів і дорогих матеріалів тиглів;
· Відсутність необхідності точного контролю температури;
· Можливість контролю за зростанням монокристалла.
· Через високу температуру росту кристали мають внутрішні напруження;
· Стехіометрії складу може порушуватися внаслідок відновлення компонентів воднем і випаровування летючих речовин.
Швидкість вирощування - кілька мм / год.
На малюнках показаний принцип вирощування монокристалів по методу Вернейля і установче обладнання.
Зонна плавка полягає в прогоні зони розплаву по довжині заготовки монокристалла, одночасно в зоні розплаву концентруються домішки і відбувається очищення кристала, кінцеву частину якого потім видаляють. Нагрівання здійснюється індукційним, радіаційно-оптичних або інших методом.
Схема пристрою для зонного плавлення:
1 - запал, 2 - розплав, 3 - полікристалічний злиток, 4 - нагрівач (стрілкою показано напрямок руху нагрівача).
Система для індукційної зонної плавки германію
Гідротермальний метод вирощування кристалів використовується для вирощування кристалів, які важко або неможливо виростити іншими методами, так як найближче імітує процеси утворення мінералів в природі. В основі його лежить той факт, що при високих температурах (до 700 ° С) і тисках (до 3000 атм.) Водні розчини солей здатні активно розчиняти з'єднання, практично нерозчинні при нормальних умовах. Для гидротермального вирощування кристалів використовують спеціальні міцні сталеві посудини - автоклави, здатні витримати такі екстремальні тиску і температури.
Найбільш поширеною є модифікація гидротермального методу, що називається методом перекристалізації в умовах позитивного температурного градієнта. Суть його полягає в наступному:
На дні автоклава, що нагрівається знизу і охолоджується зверху, розміщується розчиняється речовина - шихта. Над нею розташовані затравки (пластини, випиляні за певним напрямом з кристала вирощуваного речовини). В автоклаві створюється різниця температур (нижня зона гарячіша), чому сприяє діафрагма - перегородка з отворами, що розділяє верхню і нижню зони. Розчин циркулює між гранулами шихти, насичуючись речовиною вирощуваного кристала. Одночасно відбувається нагрівання гидротермального розчину. Гарячий (і тому - більш легкий) розчин надходить у верхню частину автоклава, де остигає.
Розчинність кристаллизуемой речовини з пониженням температури знижується, надлишок розчиненого речовини відкладається на затравки. Холодний високощільний збіднений розчин опускається в нижню частину автоклава і цикл повторюється. Процес ведеться до повного перенесення речовини шихти на затравки. В результаті цих процесів і росте кристал. Швидкість вирощування становить від часток мм до декількох мм на добу. Вирощувані монокристали зазвичай мають високу якість і характерну кристалографічну огранювання, тому що ростуть в умовах більш-менш близьких до рівноважних.