موضوع مقاله: روش کایروپولوس | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # روش کایروپولوس | مقدمه: روش کایروپولوس یا تکنیک کایروپولوس روشی برای رشد توده‌ای از بلور است که برای به‌دست آوردن از تک بلورها استفاده می‌شود. | ## بخش 1: روش کایروپولوس | تاریخچه این روش (که اغلب به آن روش کِی وای گفته می‌شود) به دلیل محدودیت‌های اساسی در ابعاد بلورهای رشد یافته، در سال ۱۹۲۶ به عنوان ادامه روش ورنویل و فرایند چکرالسکی ارائه شد. روند بلورش مستقیم مواد ذوب شده با کاهش دمای گویه درحالی که هنوز در محفظه است متفاوت است. در مقایسه با سایرین، این فنّ امکان تولید بلورهای منفرد بسیار بزرگی را فراهم می‌کند که به دلیل محدودیت در آنها بدون ترک و آسیب است. (گویه دوم در پس‌زمینه قابل‌مشاهده است) اکسید آلومینیوم با خلوص بالا (فقط چند قسمت در هر میلیون ناخالصی) در یک بوتهٔ آهنگری (ظرف مخصوص فلز مذاب) با دمای بالاتر از ۲۱۰۰ درجه سانتی گراد ذوب می شود. با کنترل دقیق شیب‌های دما، سرعت کشش و سرعت کاهش دما، می‌توان شمعی بزرگ، تک بلوری و تقریباً استوانه‌ای از مذاب تولید کرد. در مقایسه و در عوض فرایند چکرالسکی، روش کایروپولوس کل حجم مواد اولیه را در گویه بلورش می‌کند. اندازه و نسبت ابعاد بوته آهنگری نزدیک به بلور نهایی است و بلور به سمت پایین در بوته آهنگری بزرگ می‌شود، نه اینکه مانند روش چُکرالِسکی کشیده شود و از بوته خارج شود. | ## بخش 2: روش کایروپولوس | کشش بذر به سمت بالا با سرعت بسیار کندتری نسبت به رشد بلور رو به پایین انجام می‌شود و اساساً برای شکل‌گیری هلال رابط جامد-مایع (سطح بالای منحنی یک مایع) از طریق کشش سطحی عمل می‌کند. آویختن بذر از یک حسگر وزن می‌تواند بازخوردی را برای تعیین سرعت رشد فراهم کند، اگرچه اندازه‌گیری‌های دقیق به دلیل تغییر و شکل ناقص قطر بلور، شکل محدب ناشناخته رابط جامد مایع و تعامل این ویژگی‌ها با نیروهای شناور و همرفت درون مذاب پیچیده است. روش کایروپولوس با شیب‌های دمای کوچکتر در عوض و در مقایسه با بلورش نسبت به فرایند چکرالسکی شناخته می‌شود. مانند فرایند چکرالسکی، بلور عاری از هرگونه نیروهای مکانیکی خارجی رشد می‌کند، بنابراین دارای مقدار کمی نقص شبکه‌ای کمی و تنش داخلی است. مزایا از مزایای اصلی می‌توان به سادگی فنی فرایند و امکان رشد بلورهایی با اندازه‌های بزرگ (بزرگ‌تر از ۳۰ سانتی‌متر) اشاره کرد. اندازهٔ بلورها اندازه بلورهای یاقوت کبود که به روش کایروپولوس رشد کرده‌اند از دهه ۱۹۸۰ به‌طور چشمگیری افزایش یافته است. در اواسط دهه ۲۰۰۰ بلورهای یاقوت‌کبود تا ۳۰ کیلوگرم تولید شدند که می‌توانستند لایه‌هایی با قطر ۱۵۰ میلی‌متر تولید شوند. | ## بخش 3: روش کایروپولوس | تا سال ۲۰۱۷، بزرگ‌ترین یاقوت کبود گزارش شده با روش کایروپولوس ۳۵۰ کیلوگرم بود و می‌توانست لایه‌هایی با قطر ۳۰۰ میلی‌متر تولید شوند. به دلیل ساختار بلور ناهمسانگرد یاقوت کبود، جهت محور استوانه‌ای گویه‌های رشد یافته با روش کایروپولوس عمود بر جهت مورد نیاز برای رسوب گالیوم نیترید (GaN) روی لایه‌های اِل‌ئی‌دی است. این بدان معنی است که هسته‌ها باید از کناره‌های گویه قبل از ورقه ورقه شدن تراشیده شوند. این بدان معنی است که قطر گویه‌های بزرگ شده به‌طور قابل توجهی بیشتر از ورقه ورقه‌های حاصل هستند. از سال ۲۰۱۷ تولیدکنندگان برجسته اِل‌ئی‌دی‌های آبی و سفید از لایه‌های یاقوت کبود با قطر ۱۵۰ میلی‌متر استفاده می‌کنند، برخی تولیدکنندگان هنوز از لایه‌های ۱۰۰ میلی‌متری و ۲ اینچی استفاده می‌کنند. معایب مهم‌ترین عیب این روش سرعت ناپایدار رشد است که به دلیل تغییرات تبادل حرارتی ایجاد شده توسط اندازه گویه در حال رشد اتفاق می‌افتد و پیش‌بینی آن دشوار است. | ## جمع‌بندی | به دلیل این مشکل، بلورها به منظور جلوگیری از نقص داخلی غیر ضروری، معمولاً با سرعت بسیار کمی رشد می‌کنند.