Crescimento de cristais pelas técnicas de Bridgman e VMS

A técnica de Bridgman consiste na lenta passagem do material fundido por um forte gradiente de temperatura, que contém sua temperatura de solidificação, T_s. Normalmente o material é colocado em uma ampola de quartzo terminada em ponta que é evacuada e selada. O material é fundido, num forno vertical, numa região à cerca de 50 ^oC mais alta que a do seu ponto de solidificação. Conforme a ampola é abaixada a uma velocidade v, sua ponta encontrará a temperatura do ponto de solidificação e o material começa a se cristalizar, formando um único sítio de nucleação na ponta afilada da ampola. A seta branca indica a segregação de um elemento da liga do sólido para o líquido. Como a ampola deve ser deslocada através do ponto de solidificação lentamente a região líquida, existente acima daquela que está se solidificando, fica sujeita a grandes fluxos de convecção térmica ou solutal, afastando o elemento segregado da interface de solidificação.

A técnica VMS (vapor-melt-solid) ou VLS (vapor-líquido-sólido) elimina em boa parte os problemas de convecção axial. Consiste em incluir uma segunda ampola, que contém o material, suspensa no interior da ampola descrita acima para a técnica de Bridgman. O material fundido é evaporado, formando na ponta da ampola externa uma fina camada líquida entre a interface sólido-líquido. Esta camada líquida, com uma espessura sempre constante à frente do plano de cristalização, é de apenas alguns milímetros, ao contrario dos vários centímetros típicos do crescimento Bridgman. Sua pequena espessura reduz a convecção, traduzida por um número de Rayleigh abaixo de seu valor crítico.