坩堝下降法
(Vertical Gradient Freeze method, VGF)
坩堝下降法，此方法與水平區熔法類似，主要是以移動坩堝的方式，使熔湯
內產生溫度梯度，進而開始生長晶體。坩堝下降法所使用的加熱器分為上下兩部
份，爐體內上方之加熱器溫度較高，下方溫度較低，利用加熱器產生的溫差造成
其溫度梯度產生，進而生長晶體。由於生長過程中，加熱器之溫度是不變的，其
晶體生長時之固液界面與加熱器之距離是固定的，此時必須使坩堝下降，使熔湯
經過固液界面，利用坩堝下降之方式，使其熔湯正常凝固形成單晶。其生長原理
如圖所示。
坩堝下降法的特點如下：
1) 晶體的形狀可以隨坩堝的形狀而定，適合異型晶體的生長；
2) 可加籽晶定向生長單晶，也可以自然成核，依據幾何淘汰的原理生長單晶；
3) 可採用全封閉或半封閉的坩堝進行生長。防止熔體、摻質的揮發，造成
組分偏離和摻雜濃度下降，並且可以有害物質對周圍環境的污染；
4) 適合大尺寸、多數量晶體的生長。一爐可以同時生長幾根或幾十根不同
規格尺寸的晶體；
5) 操作工藝比較簡單，易於實現程序化，自動化。坩堝下降法的主要缺點如下：
a)
晶體生長全過程都在坩堝內進行，不便於直接觀察晶體的生長情況。但
生長熔點較低的有機晶體例外，可以採用便於觀察的玻璃管爐或玻璃坩堝。
b)不同種類的晶體對坩堝材料的物理、化學性能有特定的要求。特別是坩堝與結晶材料的熱膨脹係數的匹配要合適，不適於生長晶體時體積膨脹的晶體材料。
c)晶體在坩堝內結晶過程中易產生坩堝對晶體的壓應力和寄生成核，所以
對坩堝的內表面光潔度有較高的要求。
d)坩堝下降法生長晶體時，坩堝在下降過程中一般不旋轉，因此生長出來
的晶體均勻性往往不如提拉法生長出來的晶體好
坩堝下降法之原理示意圖，左熔體較多，晶體較少；右熔體較少，晶體較多
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