Az egykristály vagy más néven monokristály egy folytonos rácsszerkezetű kristály, amelyben az atomok szabályos geometriai rendben helyezkednek el. Az ideális egykristályban nincsenek rácshibák, diszlokációk.
A rácshibák nélküli egykristályoknak egyedülálló tulajdonságaik vannak, különösen elektromos, mechanikai és optikai szempontból. E tulajdonságok – a kristály szerkezetétől függően – lehetnek anizotrópok is, és ezeket a kristályrácsba beépített idegen atomok (szennyezett kristály) is befolyásolják.
A természetben ritka az egykristályok előfordulása. Ennek oka az entrópikus hatás miatt kialakuló inhomogenitások, szennyezések, rácshibák. Laboratóriumban nem könnyű feladat előállítani egykristályt, de elvégezhető megfelelő ellenőrzés mellett. A természetben több nagy méretű, nem teljesen tiszta kristály található (berill, gipsz, földpátok stb.), néha többméteres méretben. Egykristályt is találtak már nagy méretbenhttp://www.johnbetts-fineminerals.com/jhbnyc/articles/bigxls.htm
Az egykristály ellentéte az amorf (formátlan) szerkezet. Itt a szilárd anyag olyan gyorsan alakult ki (általában egy magmás kőzetben lehűlve), hogy nem tudott kialakulni a kristályszerkezet.
Az egykristályok és az amorf szerkezet közé esik a polikristály, amely mikroszkopikus egykristály darabkákból felépült kristály. A krisztallithatárokon igen gyakran idegen anyagok helyezkednek el.
A polikristályos szerkezetű anyag tulajdonságai eltérnek az egykristályos szerkezetűétől. Félvezető eszközök készítéséhez nem alkalmazható.
A parakristály szerkezetében rövid és középhosszúságú kristályszerkezetek váltják egymást.
Felhasználás Félvezető ipar
A szilícium és kisebb részben a germánium egykristály a legáltalánosabban használt alapanyag a félvezető iparban. A félvezető eszközök készítéséhez felhasznált kristályok általában egykristályos szerkezetűek. E kristályok tulajdonságait a kristályrácsba beépített idegen atomok (szennyezett kristály) befolyásolják. A szubsztitúciósan beépült atomok elsősorban az elektromos vezetési tulajdonságokat módosítják, míg az intersztíciósan beépült szennyezők a szabad töltéshordozók élettartamát csökkentik (szubsztitúciós és intersztíciós beépülés). A beépített szennyező anyagokkal jól befolyásolhatók a félvezető tulajdonságai. A mikroprocesszor gyártás során egyre nagyobb egykristályokat fejlesztettek ki.
Optika jobbra|bélyegkép|300px |Szintetikus kvarc egykristály Lézerek készítésénél és a nemlineáris optikában használatosak az egykristályok (például: zafír stb.). Fluorit egykristályt használnak apokramát refraktorok objektívlencséinél.
Anyagmegmunkálás Egykristályokat használnak nagyszilárdságú anyagok megmunkálásánál, mint például turbina lapátoknál.Crown jewels - These crystals are the gems of turbine efficiency Article on single crystal turbine blades memagazine.com Itt a rácshibák hiánya miatt igen nagy szilárdság jöhet létre.
Elektromos vezetők Az egykristályos réznek jobb a vezetőképessége, mint a polikristályosé. Ipari méretekben nem gyártanak egykristályos rézvezetőket, de a technológia rendelkezésre áll. Kisebb hosszúságú alkalmazásoknál előállítanak ilyen rézvezetőket.
Kutatás Egykristályokkal könnyebb anyagtechnológiai kutatásokat/vizsgálatokat végezni, mint például a röntgendiffrakció vagy a héliumatom szórásának a vizsgálatánál. Ilyen speciális célkora egykristályokat növesztenek, míg általános célokra elegendő a polikristályos kivitel is.
Előállítása Az egykristályok előállítása lassú folyamat és igen drága berendezéseket igényel a nagy tisztaság és az állandó felügyelet miatt. Speciális technikákkal nagy egykristályok állítható elő. Ilyen eljárások a Czochralski eljárás és a Bridgman technika. Más eljárások is ismeretesek, függően a végtermék tulajdonságaitól. Ilyenek a hidrotermikus szintézis, a szublimáció vagy egy egyszerű oldat-alapú kristályosítás.
Epitaxiális eljárással is lehet egykristályokat növeszteni.http://www.kislexikon.hu/epitaxialis_kristalynovesztes.html A növesztett réteg (epitaxiális réteg) úgy épül fel a hordozó felületén, hogy annak kristályszerkezetét követi, az egykristályos hordozón egykristályos epitaxiális réteg keletkezik. Ha a hordozó és a növesztett réteg azonos anyagú, homoepitaxia, ha különböző anyagú, heteroepitaxia az eljárás neve. Az eljárás a félvezetőiparban elterjedt.
További információk http://www.johnbetts-fineminerals.com/jhbnyc/articles/bigxls.htm (legnagyobb kristály) http://www.kislexikon.hu/egykristaly.html https://web.archive.org/web/20110927014853/http://www.eet.bme.hu/publications/e_books/erlaki/erlak1.html http://www.hobbielektronika.hu/lexikon/polikristaly.html http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/Egykrist.htm http://www.nanotest.hu/index.php?option=com_content&view=category&layout=blog&id=43&Itemid=67 http://www.hwsw.hu/hirek/20252/a-felvezetogyartas-egyre-koltsegesebb-mulatsag.html
Jegyzetek
Kategória:Kristálytan