垂直布里奇曼法（vertical Bridgman method，VB) 也叫坩堝下降法，是一種熔體生長晶體的方法。其原理為將盛滿原料的坩堝置放在豎直的爐內，爐膛分上中下3部分，中間以隔熱板隔開，上部高溫區溫度較高，能使坩堝內的原料維持熔融狀態，中間部位溫度梯度較大，通常為10～30 ℃/cm，下部低溫區則溫度較低。當坩堝在爐內由上往下緩緩下降到溫度梯度區時，原料熔體就開始緩慢結晶。目前，VB 是生長中低熔點氧化物及鹵化物閃爍、壓電晶體、氟化物等光學晶體的主要方法。如鈮鎂鈦酸鉛和鈮鋅鈦酸鉛、光學晶體氟化鈣等均采用VB生長得到。

反溶液擴散法是一種低溫溶液生長晶體的方法，其原理主要是通過鹵化物鈣鈦礦材料在不同溶劑中溶解度的差異，采用溶劑擴散的方式來調節前驅體的溶解度，進而達到結晶的目的。

逆溫結晶法是生長鹵化物鈣鈦礦的一種非常規的晶體生長方法，其主要原理是采用了逆溫溶解機制，指的是鹵化物鈣鈦礦材料的溶解度隨著溫度的升高而降低。

布里奇曼法制備鈣鈦礦案例

布里奇曼法作為一種重要的鈣鈦礦單晶制備方法，在科研領域有著廣泛應用。本文引用曾在人工晶體學報中發表的題為《零維鈣鈦礦結構Cs3Cu2Br5單晶的生長和X射線探測性能》一文，作為該方法應用的案例。

原文中，作者采用里奇曼坩堝下降法生長出全無機零維鈣鈦礦結構Cs3Cu2Br5單晶。具體的實驗步驟為：將高純的鹵化物超干粉末CsBr( ≥99.99%) 和CuBr( ≥99.99%) 以3∶2的摩爾比稱量并混合均勻，再裝入直徑7mm的石英坩堝中。將坩堝內部的真空度抽至小于10Pa后，利用等離子焊封裝置封口。將焊封好的石英坩堝置于坩堝下降晶體生長爐中，由室溫升溫至600 ℃后保溫24h，使原料熔融并充分混合。保溫階段結束后，將溫度降至熔點( 約360 ℃) 附近，啟動下降程序。晶體生長速率為0.4 mm/h，溫度梯度約為20 ℃ /cm。生長結束后，關閉下降程序，以10 ℃ /h 的速率降至室溫。經過上述操作，作者采用布里奇曼坩堝下降法生長出高質量Cs3Cu2Br5單晶，并研究了Cs3Cu2Br5的光學吸收、光致激發和發射，時間分辨光致發光和以及X射線探測性能。

測試得到的XRD 衍射峰與文獻報道的Cs3 Cu2 Br5數據一致。

晶體結構示意圖

卡博萊特蓋羅 - 布里奇曼晶體生長爐

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應用案例 | 太陽能薄膜電池基礎材料鈣鈦礦的單晶制備

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