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제안 방법
- Czochralski법은 Czochralski에 의해 1918년에 고안된 결정성장법이다. Verneuil법의 핵생성과 결정성장 속도 그리고 직경을 조절하는 원리를 응용하여 개발하였다. 금속 도가니에 원료를 용융하고 씨앗 결정을 위에서 담가 서서히 인상하면서 결정을 성장하는 방법이다.
- Jannettaz는 Geneva ruby를 실험하였고 용해법으로 제조가 가능하리라 판단하였으며, Jannettaz는 Verneuil와 이에 대해 토론 하였다. 그리고 Verneuil와 G. A. Terreil는 Jannettaz에 의해 확신하여 Cr을 혼합하여 용해된 알루미나 분말을 사용하여 미세한 크기의 루비 단결정을 합성하였다.
대상 데이터
- 사파이어는 보석명이며, 광물명은 커런덤(Corundum)이다. 커런덤은 루비와 사파이어로 나누는데 색을 기준으로 나누고 있다.
이론/모형
- 몰리브덴 도가니에 원료를 용융하고, 도가니 안의 몰리브덴 금형을 설치하여 금형에 젖어 올라온 융액으로부터 형태를 제어하여 특정한 형태의 결정을 인상하면서 성장시키는 방법이다. EFG법과 Stepanov법은 1921년에 처음 시도된 기술로 단결정질 비스무스 (Bi) 성장에 적용하였다. 이후 Tyco Lab.
- Verneuil 교수는 17세 때 파리의 국립역사 박물관에서 Frémy 교수와 함께 Flux growth 법으로 루비를 만드는 일을 하게 되었으며, Frémy 교수와 함께 일하면서 학사, 석사, 박사까지 배우게 되었다. 그 이후 1892년에 교수로 임용되어 1905까지 국립역사 박물관에서 화학분야에 연구하면서 Verneuil 법을 확립하였다. 그 과정을 간략히 기술하면 다음과 같다.
- Verneuil 교수는 핵생성 조절과 결정의 직경을 조절할 수 있는 결정성장 기술을 개발하여 결정성장 기술의 아버지라고 존경받게 되었다. 그 이후에 시도하는 연구자들은 Verneuil 교수의 이론을 채택하여 실험을 하였다. 그 예를 들면 Tammann (1914), Stöber (1925), Bridgman (1923), Czochralski (1918), Kyropoulos (1926), Stockbarger (1936) 등이 있다.
- 그러나 레이저용은 고품질의 사파이어를 요구되었다. 따라서 Czochralski법으로 사파이어 성장을 시작하였다. Czochralski법의 단결정 성장 단계는 다음과 같다.
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