С точки зрения обывателя кристалл какого-нибудь прозрачного бесцветного минерала (например - горного хрусталя) и точно такой же формы отлитое или выточенное из стекла тело ничего не отличаются. А если так, к чему все эти заморочки с "выращиванием кристаллов" (вспомните ПРОЦЕСС ВЕРНЕЙЛЯ)?
Но на то он и обыватель, чтобы так рассуждать. Ибо кристалл от аморфного тела отличается по целому ряду показателей, которые в большинстве случаев являются решающими. Оттого в промышленности так трепетно относятся к кристаллам и их выращиванию.
А МЕТОД ЧОХРАЛЬСКОГО относится как раз к процессу, благодаря которому можно получил монокристаллы до полутора метров (!!!) длиной.
Рассказывают, что в 1916 году польский химик Ян Чохральский, работая с расплавленным оловом, случайно уронил в тигель с этим жидким металлом ручку. А когда извлёк её оттуда, вдруг обнаружил, что за пером тянется тоненькая нить твёрдого олова. Повторив это несколько раз и заменив ручку на другие металлические предметы, Чохральский выяснил: образующаяся нить имеет монокристаллическую структуру, которая может образоваться на чём-то, играющем роль затравочного кристалла.
В дальнейшем польский химик получил аналогичные результаты, экспериментируя с другими металлами - цинком, свинцом и т.п. А результаты изложил в статье «Новый метод измерения степени кристаллизации металлов», опубликованной в немецком журнале «Zeitschrift für Physikalische Chemie» в 1918 году.
Правда, прошло ещё несколько десятилетий, пока предложенный Чохральским метод не распробовали другие учёные. Так, в 1950 году сотрудник американской Лабораторий Белла, инженер Гордон Кидд Тил применил его для получения монокристаллов германия высочайшей чистоты, которые использовались для создания значительно усовершенствованных транзисторов. Кстати, этот человек потом, вместе с коллегой Морганом Спарксом, разработал первый кремниевый транзистор.
Вкратце, как реализован на практике МЕТОД ЧОХРАЛЬСКОГО.
Расплавление массы, из которой следует вырастить монокристалл, производится в тигле, выполненном из максимально инертного вещества и тоже в инертной атмосфере (например - аргонной), чтобы избежать загрязнения готовой продукции "левыми" атомами.
В расплав погружают тугоплавкий стержень с затравочным кристаллом и медленно вращают - как его, так и тигель, причём в разных направлениях. Это, правда, приводит в итоге к появлению на поверхности цилиндрических кристаллов винтовых бороздок, зато позволяет сделать его более однородным.
Чтобы всё прошло гладко, требуется большая ёмкость с расплавом массой от десятков до сотен килограммов, из которых в кристалл переходит лишь часть. Зато такие кристаллы, как утверждают специалисты, имеют гораздо более слабое внутреннее напряжение, чем те, которые получены иными путём, с выборкой расплава "по максимуму".
Процесс выращивания кристаллов кремния и германия (а именно они наиболее востребованы в электронной промышленности) может достигать нескольких часов. Разумеется, там есть масса тонкостей и секретов, известных лишь посвящённым, и вряд ли они будут обо всём рассказывать абы кому.
Кстати, одна из модификаций МЕТОДА ЧОХРАЛЬСКОГО - МЕТОД СТЕПАНОВА, его разработал в 50-е годы советский физик Александр Васильевич Степанов. Его технологию применяют при выращивании монокристаллов сапфира и кремния.
Также стоит отметить, что иностранной литературе эпоним МЕТОД ЧОХРАЛЬСКОГО не особо употребим, там гораздо чаще используют аббревиатуру «CZ» (от англ. CZochralski Zone - ср. с FZ - Float Zone).
Ян Чохральский (23 октября 1885 - 22 апреля 1953) - польский химик, изобретатель.
Родился в Кцыне, Германская империя, в семье столяра. С детства любил "химичить" и родители нередко находили его в подвале, где он пытался что-то выплавить из стекла. А поскольку поддержки со стороны папы и мамы парень не нашёл, в возрасте 16 лет он уехал в Берлин, где устроился на работу в фармацевтическую компанию, а затем поступил в Берлинский технический университет, закончив его по специальности «химия металлов».
С 1907 по 1917 годы Чохральский работал инженером в немецкой компании AEG, а затем перебрался во Франкфурт-на-Майне, где основал исследовательскую лабораторию Metallbank und Metallurgische Gesellschaft, которую возглавлял вплоть до 1928 года.
Он стал одним из основателей Немецкого общества наук о металлах, работая в нём в должности президента с самого начала, то есть с 1919 года, и до 1925 года.
А в 1928 году руководство Польши в лице самого президента Игнация Мосцицкого сделало ему предложение вернуться на родину. Там его назначили профессором химического факультета Варшавского политехнического института.
Когда началась Вторая мировая война, Чохральский участвовал в разработке и производстве ручных гранат для Армии Крайовой. Но там была какая-то ещё тёмная история, из-за которой после войны его обвинили в сотрудничестве с Германией. Правда, потом оправдали.
Последние годы жизни учёный провёл в своем родном городе Кцыня, где руководил небольшой фирмой, производившей косметические и другие бытовые химические товары.