في بداية القرن العشرين، استُخدمت مبادئ العلوم والتكنولوجيا الحديثة باستمرار للتحكم في عملية نمو البلورات، وبدأ نمو البلورات يتطور من فن إلى علم. ومنذ خمسينيات القرن الماضي، ساهم تطوير مواد أشباه الموصلات، ممثلةً بالسيليكون أحادي البلورة، في تطوير نظرية وتكنولوجيا نمو البلورات. في السنوات الأخيرة، أدى تطوير مجموعة متنوعة من أشباه الموصلات المركبة، وغيرها من المواد الإلكترونية، والمواد البصرية الإلكترونية، والمواد البصرية غير الخطية، والمواد فائقة التوصيل، والمواد الكهروضوئية، والمواد البلورية أحادية المعدن، إلى ظهور سلسلة من المشكلات النظرية. وتُطرح متطلبات أكثر تعقيدًا لتكنولوجيا نمو البلورات. وقد ازدادت أهمية البحث في مبادئ وتكنولوجيا نمو البلورات، وأصبح فرعًا هامًا من فروع العلوم والتكنولوجيا الحديثة.
في الوقت الحاضر، شكّل نمو البلورات تدريجيًا سلسلة من النظريات العلمية، تُستخدم للتحكم في عملية نمو البلورات. ومع ذلك، لم يكتمل هذا النظام النظري بعد، ولا يزال الكثير من المحتوى يعتمد على الخبرة. لذلك، يُعتبر نمو البلورات الاصطناعي مزيجًا من المهارة والعلم.
يتطلب تحضير البلورات الكاملة الشروط التالية:
١. يجب التحكم في درجة حرارة نظام التفاعل بشكل موحد. لمنع التبريد أو السخونة الزائدة الموضعية، سيؤثر ذلك على تكوين النواة ونمو البلورات.
٢. يجب أن تكون عملية التبلور بطيئة قدر الإمكان لمنع التبلور التلقائي. لأنه بمجرد حدوثه، ستتشكل العديد من الجسيمات الدقيقة، مما يعيق نمو البلورات.
٣. طابق معدل التبريد مع نواة البلورات ومعدل نموها. تنمو البلورات بشكل متجانس، ولا يوجد تدرج في التركيز، ولا ينحرف تركيبها عن التناسب الكيميائي.
يمكن تصنيف طرق نمو البلورات إلى أربع فئات وفقًا لنوع طورها الأم: نمو الذوبان، ونمو المحلول، ونمو الطور البخاري، ونمو الطور الصلب. وقد تطورت هذه الأنواع الأربعة من طرق نمو البلورات إلى عشرات التقنيات مع تغير ظروف التحكم.
بشكل عام، إذا تم تحلل عملية نمو البلورة بأكملها، فيجب أن تشمل على الأقل العمليات الأساسية التالية: إذابة المذاب، وتشكيل وحدة نمو البلورة، ونقل وحدة نمو البلورة في وسط النمو، ونمو البلورة وحركة العناصر وتركيبها على سطح البلورة والانتقال من واجهة نمو البلورة، وذلك لتحقيق نمو البلورة.
وقت النشر: ٧ ديسمبر ٢٠٢٢