La teoria della crescita del cristallo laser

All'inizio del XX secolo, i principi della scienza e della tecnologia moderne venivano costantemente utilizzati per controllare il processo di crescita dei cristalli, e la crescita dei cristalli iniziò a evolversi da arte a scienza. Soprattutto a partire dagli anni '50, lo sviluppo di materiali semiconduttori rappresentati dal silicio monocristallino ha promosso lo sviluppo della teoria e della tecnologia della crescita dei cristalli. Negli ultimi anni, lo sviluppo di una varietà di semiconduttori composti e altri materiali elettronici, materiali optoelettronici, materiali ottici non lineari, materiali superconduttori, materiali ferroelettrici e materiali metallici monocristallini ha portato a una serie di problemi teorici. E vengono proposti requisiti sempre più complessi per la tecnologia della crescita dei cristalli. La ricerca sui principi e sulla tecnologia della crescita dei cristalli ha acquisito sempre maggiore importanza ed è diventata una branca importante della scienza e della tecnologia moderne.
Attualmente, la crescita dei cristalli ha gradualmente formato una serie di teorie scientifiche, utilizzate per controllare il processo di crescita dei cristalli. Tuttavia, questo sistema teorico non è ancora perfetto e molti contenuti dipendono ancora dall'esperienza. Pertanto, la crescita artificiale dei cristalli è generalmente considerata una combinazione di artigianato e scienza.
La preparazione di cristalli completi richiede le seguenti condizioni:
1. La temperatura del sistema di reazione deve essere controllata in modo uniforme. Per evitare un eccessivo raffreddamento o surriscaldamento locale, ciò influirà sulla nucleazione e sulla crescita dei cristalli.
2. Il processo di cristallizzazione dovrebbe essere il più lento possibile per prevenire la nucleazione spontanea. Infatti, una volta avvenuta la nucleazione spontanea, si formerebbero molte particelle fini che ostacolerebbero la crescita dei cristalli.
3. Adattare la velocità di raffreddamento alla velocità di nucleazione e crescita dei cristalli. I cristalli crescono in modo uniforme, non c'è gradiente di concentrazione nei cristalli e la composizione non si discosta dalla proporzionalità chimica.
I metodi di crescita dei cristalli possono essere classificati in quattro categorie in base al tipo di fase madre: crescita in fase fusa, crescita in soluzione, crescita in fase vapore e crescita in fase solida. Questi quattro tipi di metodi di crescita dei cristalli si sono evoluti in decine di tecniche di crescita cristallina con variazioni nelle condizioni di controllo.
In generale, se l'intero processo di crescita dei cristalli viene scomposto, dovrebbe includere almeno i seguenti processi di base: dissoluzione del soluto, formazione dell'unità di crescita dei cristalli, trasporto dell'unità di crescita dei cristalli nel mezzo di crescita, crescita dei cristalli. Il movimento e la combinazione dell'elemento sulla superficie dei cristalli e la transizione dell'interfaccia di crescita dei cristalli, in modo da realizzare la crescita dei cristalli.