Високочистий кристал

Високочистий кристал (рос. высокочистый кристалл, англ. high-purity crystal, нім. hochrein Kristall m) – кристал, фізичні властивості якого визначаються самим кристалом, і не залежать від домішок та структурних дефектів, які він містить. Фізичні властивості високочистого кристалу можуть суттєво відрізнятись від фізичних властивостей звичайних кристалів тієї ж речовини. Характер впливу домішок і дефектів на фізичні властивості залежить від типу домішки або дефекту. Наприклад, домішки проникнення в металах та дислокації визначають механічні міцність та плинність кристалу. Домішки металів більш суттєво впливають на питомий електричний опір та інші кінетичні властивості кристалу.

Сьогодні не існує єдиної міжнародної класифікації кристалів за ступенем їхньої чистоти. У багатьох випадках чистоту кристала характеризують за сумарним вмістом домішок, що контролюються. Найбільшим ступенем чистоти і структурної досконалості відзначаються монокристали напівпровідникових кремнію і германію, які вирощуються за методом зонного витоплення. Сумарний вміст домішок в них становить 10⁻⁵ - 10⁻⁷ ат.%, вміст окремих домішок не перевищує 10⁻⁹ - 10⁻¹¹ ат.%. Природні мінерали звичайно не є високочистими кристалами. Проте деякі з них, насамперед високоякісні кристали алмазу та деяких інших дорогоцінних каменів наближаються до них за своїми властивостями.

При штучному одержанні високочистих кристалів використовують багатостадійні технології, у яких застосовуються хімічні, фізико-хімічні та фізичні методи очистки. При цьому на кожній стадії процесу видаляють переважно окремі групи домішок. Найбільш широко застосовуються такі методи рафінування як вакуумна дистиляція, перегонка, вакуумно-дугове витоплення, електронно-променеве витоплення, кристалізаційне очищення. Для контролю вмісту домішок у кристалах використовують методи мас-спектрометричного, нейтронно-активаційного, рентгеноспектрального, хімічного аналізу та інші. Високочисті кристали є важливими матеріалами сучасних електроніки, оптики, приладобудування, атомної та інших нових галузей техніки.