دانلود مقاله تاریخچه بلورشناسی

علم بلورشناسی یا کریستالوگرافی درباره نحوه تشکیل و رشد بلورها و شکل ظاهری و ساختمان داخلی آنها و نیز خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد متبلور بحث می‌نماید.

کلمه کریستال (Crystal) اصل یونانی دارد که از دو کلمه (سرد= Kryos) و (سخت شدن= Stellesual) تشکیل شده که مجموعا معنی سخت شدن در اثر سرما را می‌دهد.
فلاسفه قدیم نیز منشاء بلورهای یک سنگ را بلورهای یخ می‌دانستند که بر اثر تحمل سرمای بسیار شدید در طول مدت مدید ، طوری سخت و مقاوم شده است که می‌تواند حرارتهای بالاتر از صفر را هم تحمل نماید.

در سال 1690 ، Huyghens دریافت که بلورها از اجتماع ذرات کوچکتر بوجود آمده‌اند و در سال 1912 ، M.V.Laue توانست تئوری ساختمان شبکه‌ای در بلورها را با استفاده از اشعه ایکس به اثبات برساند.

تبلور و نمو بلورها
برای اینکه یک بلور بتواند تشکیل گردد، باید در وحله اول نطفه آن بسته شود، پس از تشکیل ، نطفه شروع به نمو می‌کند تا بالاخره بلوری که بوسیله سطوح احاطه شده است، بوجود آید.

نطفه‌های بلور عبارتند از بلورهای ریزی با قطر تقریبی 40 تا 180 آنگستروم که بطور ناگهانی در بخارات و مایعات اشباع شده و یا مواد مذاب سرد شده تشکیل می‌شوند.

در اجسام جامد تشکیل بلور ، نقش مهمی را بازی می‌کند، مثلا تشکیل بلور که در اثر فعل و انفعالات شیمیایی یا نارسائی‌های حرارتی در شیشه ایجاد می‌گردد، باعث از بین رفتن شفافیت شیشه خواهد شد.
برای اینکه یک بلور بتواند تشکیل گردد، باید در وحله اول نطفه آن بسته شود، پس از تشکیل ، نطفه شروع به نمو می‌کند تا بالاخره بلوری که بوسیله سطوح احاطه شده است، بوجود آید.

در اجسام جامد تشکیل بلور ، نقش مهمی را بازی می‌کند، مثلا تشکیل بلور که در اثر فعل و انفعالات شیمیایی یا نارسائی‌های حرارتی در شیشه ایجاد می‌گردد، باعث از بین رفتن شفافیت شیشه خواهد شد.

تبلور معمولا در موقع تبدیل یک حالت فیزیکی به حالت فیزیکی دیگر صورت می‌گیرد.

این تبدیل به سه صورت زیر انجام می‌شود: تبلور در هنگام تبدیل حالت مایع به جامد این نوع تبلور به دو صورت انجماد مواد مذاب و تبلور مواد محلول انجام می‌گیرد: انجماد مواد مذاب اگر ماده مذاب به سرعت سرد شود، اتمها یا مولکولها با هر موقعیتی که دارند، متراکم و بی‌حرکت می‌شوند و ماده منجمد می‌گردد.

در این صورت جسمی جامد و ایزوتوپ بدون داشتن نظم ذره‌ای تشکیل می‌شود.

اگر سرد شدن با آرامی و کند انجام شود، اتمها و مولکولها با توجه به نیروی جاذبه خود و اطاعت از شبکه تبلور کنار هم چیده شده و نطفه بلور را تشکیل می‌دهند.

سپس در نتیجه اتصال سایر مولکولهای منزوی و معلق در ماده مذاب به نطفه بلور ، حجم آن افزایش می‌یابد تا اینکه به بلوری درشت تبدیل می‌گردد.

تبلور مواد محلول در این نوع تبلور باید محلول به حال فوق اشباع باشد.

در چنین محلولهایی بلورها تشکیل و ته‌نشین می‌شوند.

این بلورها ابتدا به صورت نطفه‌های متحرک می‌باشند، علت تحرک آنها حرکات قبلی یونها و مولکولهای سازنده آنها است.

در محلولها نیز مانند انجماد مواد مذاب ، رشد بلورها از طریق اتصال منظم یونها ، اتمها و مولکولهای معلق در محلول به نطفه‌های بلور صورت می‌گیرد.

تبلور در هنگام تبدیل حالت بخار به جامد سوبلیماسیون در این حالت تبلور ، بلورها مستقیما از تبدیل بخار به جامد حاصل می‌شوند.

این بلورها معمولا کوچک و دارای طرح اولیه می‌باشند که اصطلاحا اسکلت بلور گفته می‌شود.

در طبیعت ، سوبلیماسیون در گازهای خشک آتشفشانی دیده می‌شود.

در این حالت مواد گازی آتشفشانی در شکافهای توده آذرین مستقیما به بلور تبدیل می‌گردند.

مثال بسیار روشن برای پدیده سوبلیمانسیون ، تشکیل قشرهای بلور یخ ناشی از انجماد مستقیم بخار آب اطاقها بر روی شیشه پنجره‌ها در سرمای زمستان می‌باشد.

تبلور مواد جامد حالت سوم تبلور که خوب شناخته نشده و در طبیعت فراوان دیده می‌شود، تبلور در محیط جامد است.

در این حالت رشد بلورها بخرج بلورهای کوچکتر و تحت تاثیر فشار و حرارت و در مدت زمان طولانی صورت می‌گیرد.

برای مثال امروزه سنگهای شیشه‌ای آتشفشانی خیلی قدیمی را متبلور می‌بینیم.

بنابراین معلوم می‌شود که این گونه سنگها به تدریج در طول زمان متبلور شده‌اند.

سنگهای آهکی دانه ریز که از بلورهای ریز کربنات کلسیم تشکیل شده‌اند، تحت تاثیر عوامل دگرگونی (فشار و حرارت) به مرمر که دارای بلورهای دانه درشت کلسیت است، تبدیل می‌گردد.

تاثیر عوامل خارجی در نمو بلورها شرایط زیر سبب بوجود آمدن اختلاف در اندازه بلورها می‌گردد: سرعت انجماد افزایش طول مدت انجماد یک ماده مذاب امکان تغذیه شیمیایی بیشتر بلورها از ماده مذاب را فراهم می‌سازد.

بنابراین کم شدن سرعت انجماد ، موجب تشکیل بلورهای درشت و تسریع در انجماد سبب تشکیل بلورهای کوچک و ریز می‌گردد.

وجود مواد فرار وجود بخار آب و گازها در یک ماده مذاب ، نقطه انجماد را پایین آورده و سرعت انجماد را کند می‌سازد.

بنابراین باعث افزایش رشد بلورهای آن ماده می‌شود.

به عنوان مثال در رگه‌های پگماتیت به علت وجود بخار آب و گازهای فراوان در ماده مذاب پگماتیتی ، بلورها به مراتب درشت‌تر از بلورهای توده آذرین اصلی است، حال آنکه سرعت انجماد در رگه‌های پگماتیت از سرعت انجماد توده آذرین اصلی بیشتر بوده است.

تراکم محلول اندازه بلورها در یک محلول بستگی به درجه اشباع شدگی آن محلول دارد.

در محلولهای فوق اشباع تعداد مراکز تبلور فراوان می‌باشد و در نتیجه اندازه بلورها کوچک خواهد شد.

برعکس در محلولهائی با درجه اشباع شدگی کمتر تعداد مراکز تبلور کم بوده و بنابراین اندازه بلورها درشت‌تر خواهد بود.

میانبار یا ادخال در بلورها در حین رشد بلور ممکن است موادی به صورت جامد ، مایع و یا گاز به سطح بلور بچسبد.

ادامه رشد بلور باعث می‌شود که این مواد در درون بلور قرار گرفته، موجب تشکیل ادخال در داخل بلور گردد، حبابهایی خیلی کوچک گاز کربنیک همراه با آب در داخل بلور کوارتز و یا قطرات خیلی کوچک آب در بلورهای نمک طعام و نیز قطرات مواد مذاب غیر متبلور (شیشه) در درون بلورهای فلدسپات ادخالهائی می‌باشند که همزمان با تبلور بلور در داخل آن قرار می‌گیرند.

اجتماع بلورها اجتماع بلورها به دو صورت اجتماع منظم و نامنظم مشاهده می‌شود: اجتماع نامنظم در این نوع ، اجتماع بلورها در جهات مختلف بدون رعایت نظم و ترتیب صورت می‌گیرد.

مثلا در یک توده نبات یا در اختلاط گچ زنده با آب می‌بینیم که گچ می‌بندد.

سخت و یکپارچه شدن این ماده به علت تبلور مجدد بلورهای ژیپس و چسبیدن آنها به یکدیگر صورت می‌گیرد.

اجتماع منظم هرگاه در زمان تشکیل و نمو بلورها ، شرایط مناسب باشد، نطفه‌های بلور بطور اتفاقی در کنار هم نمی‌گیرند، بلکه طبق قواعد معین با نظم و ترتیب خاصی با یکدیگر ، رشد و نمو خواهند نمود.

صورتهای مختلف اجتماع منظم بلورها عبارتند از: اجتماع کروی (اسفرولیتی( اگر تبلور ماده مذاب سریع صورت بگیرد و تعداد مراکز تبلور کم باشد، بلورها به شکل سوزنهای باریک و به صورت دستجات کروی و جدا از هم تشکیل می‌شوند، مانند بلورهای سوزنی شکل طلا و کلرور پتاسیم که در سیستم کوپیک متبلور می‌شوند.

اجتماع موازی در این گونه تجمع ، بلورها بطور موازی در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و دارای سطوح مشترکی می‌باشند.

در اجتماع موازی بلورها معمولا بلورهای هم‌جنس شرکت دارند، مانند بلور کوارتز.

اجتماع بلورهای غیرهم‌جنس علاوه بر بلور هم‌جنس ، بلورهای غیرهم‌جنس نیز به نوبه خود تشکیل اجتماع منظم و یا جهت‌دار می‌دهند.

این نوع اجتماعات بر پایه تشکیل نطفه بلوری بر روی بلور دیگری قرار دارد، به نحوی که سطح مشترک بین دو بلور از نظر ساختمان شبکه‌ای مشابه باشند.

برای مثال ، اغلب بر روی بلورهای ورقه‌ای هماتیت بلورهای سوزنی شکل روتیل نمو نموده‌اند و در پگماتیتها بلورهای کوارتز در داخل بلور ارتوز به صورت اجتماع موازی دیده می‌شود.

اختصاصات مواد متبلور اجسام متبلور به خاطر داشتن شکل مخصوص ، سختی ، خاصیت ارتجاعی ، مقاومت محدود در مقابل حرارت و فشار و نقطه ذوب از مایعات و گازها متمایز می‌شوند.

بعضی از مواد متبلور مانند پارافین نرم هستند و اجسامی مانند شیشه و پلاستیک هرچند که جامدند، ولی متبلور نمی‌باشند.

بلورها اجسامی همگن و ان‌ایزوتوپ هستند.

ان‌ایزوتوپ بودن بلور به این علت است که اختصاصات فیزیکی مانند سرعت انتشار حرارت و نور یا درجه سختی و غیره در جهات موازی آنها برابر می‌باشد و در جهات مختلف نابرابر می‌باشد.

رنگ بلورها هرگاه بخش اعظم نور از بلور عبور کند و فقط مقدار کمی از آن جذب گردد، بلور شفاف دیده می‌شود و چنانچه مقدار نور جذب شده و نوری که از بلور عبور می‌کند، تقریبا برابر باشد، بلور نیمه شفاف به نظر می‌رسد.

در صورتی که اگر تمام نور وارده جذب گردد، بلور تیره دیده می‌شود.

هرگاه جذب نور برای طول موجهای مختلف متفاوت باشد، بلور رنگی بنظر می‌رسد.

بعضی از بلورها دارای رنگهای مشخص هستند، مثلا مالاکیت دارای رنگ سبز و ازوریت دارای رنگ آبی آسمانی می‌باشد.

تعدادی از بلورها در اصل بی‌رنگ می‌باشند، ولی در اثر وجود ناخالصی و یا پیگمان به رنگهای مختلفی دیده می‌شوند.

مثلا کوارتز بی‌رنگ بوده، ولی در اثر ناخالص دارای رنگهای سفید ، بنفش ، دودی ، زرد ، صورتی و سیاه می‌باشد و یا وجود کروم به صورت پیگمان در کروندوم باعث رنگ قرمز آن می‌شود.

برخی از کاربردهای بلورها بلورهای و نظایر آنها در ساختن وسایل نوری بکار می‌روند.

بلورهائی با خاصیت پیروالکتریسته مثل در صنعت الکترونیک کاربرد دارند.

بلورهای SiC در تهیه ترانزیستور و روبین یا یاقوت در تهیه اشعه لیزر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بلورها برحسب نوع ذرات تشکیل دهنده و نیروهای نگه دارنده این ذرات به چهار نوع بلورهای یونی ، مولکولی ، کووالانسی (مشبک) ، فلزی گروه بندی می‌شوند.

مباحث مرتبط با عنوان انجماد جامد فلزی جامد کووالانسی جامد مولکولی جامد یونی حالات ماده رشد بلور سوبلیماسیون کریستالوگرافی انجماد دید کلی ماده از سه حالت جامد ، مایع ، گاز تشکیل شده است که این سه حالت ، تحت شرایط خاصی قابل تبدیل به یکدیگر هستند.

آب به‌عنوان یک مایع در صورت حرارت دادن تا بالاتر از نقطه جوش تبخیر شده ، به حالت گاز در می‌آید و اگر آنرا تا زیر صفر سرد کنیم، منجمد شده ، یخ تشکیل می‌دهد.

هر مایعی نقطه انجماد مخصوص خود را دارد آب در صفر درجه شروع به انجماد می‌کند.

برخی از مواد در دماها پایینتر و برخی دیگر در دماهای بالاتر منجمد می‌شوند.

یخ بستن آب ، شناخته شده ترین فرایند انجماد است که همه ما با آن آشنا هستیم.

اما در این بحث سعی می‌شود با روش علمی آنچه را که هنگام انجماد یک مایع رخ می‌دهد، توضیح دهیم.

تئوری انجماد خواص حالت مایع حد واسط بین بی‌نظمی کامل مولکولی در حالت گاز و آرایش منظم مولکولی در حالت جامد است.

در مایعات ، مولکولها به قدری آهسته حرکت می‌کنند که نیروهای جاذبه بین مولکولی می توانند آنها را در حجم معینی نگه دارند.

با این حال ، جنبش مولکولها هنوز آنقدر سریع است که نیروهای جاذبه بین مولکولی بتوانند آنها را در مواضع مشخصی از شبکه بلوری ثابت نگه دارند با سرد شدن مایع ، حرکت مولکولهای آن بیش از پیش کند می‌شود و سرانجام در دمای معینی انرژی جنبشی تعدادی از مولکولها به قدری کم می‌شوند که نیروهای بین مولکولی می‌توانند آنها را در یک شبکه بلوری نگه دارند.

در این حال انجماد آغاز می‌شود و مولکولهای کم‌انرژی به‌تدریج در نقاطی از شبکه بلوری قرار می‌گیرند.

نقطه انجماد نرمال نقطه انجماد نرمال یک مایع ، دمایی است که در آن ، مایع و جامد تحت فشار کل 1atm در حال تعادل هستند.

در نقطه انجماد ، دمای سیستم مایع - جامد ثابت می‌ماند تا تمام مایع منجمد شود.

مقدار گرمایی که بایستی از مواد در نقطه انجماد گرفته شود تا یک مول آن منجمد گردد، گرمای مولی تبلور نامیده می‌شود.

این مقدار برابر با تفاوت محتوای گرمایی (ΔH) مایع و جامد است.

مایع زیر انجماد گاهی مولکولهای یک مایع به هنگام سرد شدن به دمایی پایینتر از نقطه انجماد می‌رسند، ولی حرکات نامنظمی را که مخصوص حالت مایع است، از دست می‌دهند در این حال گفته می‌شود که مایع زیر انجماد می‌باشد در این حالت اگر یک میله همزن را از درون به دیواره ظرف محتوی مایع بکشیم یا یک دانه کوچک بلور جامد در درون محلول بیندازیم، تبلور در اطراف آن صورت گرفته و دمای محلول به نقطه انجماد باز می‌گردد و تعادل پایدار مایع - جامد برقرار می‌باشد.

این فرآیند تبلور ، گرما تولید می‌کند تا دما به نقطه انجماد باز گردد.

جامدات شیشه‌ای برخی از مایعات می‌توانند حالت زیر انجماد خود را به مدت طولانی حفظ کنند.

مولکولهای این مایعات به هنگام سرد شدن به جای اینکه شکل هندسی منظم بلوری به خود بگیرند، با آرایش نامنظمی که خاص حالت مایع است، جامد می‌شوند.

اینگونه مواد ویسکوزیته نسبتا زیادی دارند و معمولا شکل مولکولی آنها پیچیده است، به همین علت به‌سختی متبلور می‌شوند.

این مواد را معمولا جامدات بی‌شکل یا شیشه‌مانند می‌نامند.

شیشه ، قیر و برخی پلاستیکها از این نوع هستند.

برخی از این مواد را می‌توان با سرد کردن تدریجی رقیق و با تغییرات بسیار کند در حالت زیر انجماد متبلور کرد.

مباحث مرتبط با عنوان انواع تقطیر تبخیر تبلور تقطیر جوش ذوب فشار بخار گرانروی گرمای نهان ذوب میعان نقطه جوش نقطه سه گانه آب جامد مولکولی نگاه کلی جامدات مولکولی زیر گروه جامدات بلورین می‌باشند.

شبکه بلور این جامدات از مولکول تشکیل شده است.

تمام مواد گازی شکل در دمای اتاق و تمام مایعات ماهیت مولکولی دارند.

در صورت بالا بودن وزن مولکولی ممکن است ماده در دمای معمولی به صورت مولکولی باشد (مانند نفتالن) ، این دسته از جامدات فراریت بیشتری دارند و نقاط ذوب و جوش آنها پائین است.

گونه‌های مولکولی معمولا چه در حالت مایع و یا در محلول نارسانا یا رساناهای ضعیف جریان الکتریسیته هستند.

خواص و ساختمان جامدات مولکولی نیروهای بین مولکولی که مولکولها را در شبکه بلور کنار هم نگه می‌دارند در مولکولهای قطبی نیروهای پراکندگی و دو قطبی - دوقطبی و در مولکولهای غیرقطبی فقط نیروهای پراکتدگی (نیروی لاندن) هستند.

بدیهی است که این نیروها چندان قوی نیستند و پایین بودن نقاط ذوب و جوش و همچنین نرم بودن جامدات مولکولی ناشی از ضعیف بودن این نیروها می‌باشد.

نیروهای لاندن مولکولهای غیرقطبی را در شبکه بلورین کنار هم نگه می‌دارد.

این نیروها در مولکولهای قطبی توسط نیروهای دوقطبی - دوقطبی تقویت می‌شوند.

نقاط ذوب و جوش ترکیبات قطبی معمولا ، اندکی از نقاط ذوب و جوش ترکیبات غیرقطبی با اندازه و شکل مشابه بالاتر است.

البته استثناهایی هم در این رابطه وجود دارد.

به عنوان مثال برای برخی از ترکیبات نیروهای لاندن قویتر از نیروهای دوقطبی - دوقطبی می‌باشد.

به عنوان مثال HCL که به مراتب قطبی‌تر از HI است و نیروهای دوقطبی - دوقطبی آن قویتر از نیروهای دوقطبی - دوقطبی HI می‌باشد.

اما نقطه جوش آن پائین‌تر از HI است، زیرا نیروهای لاندن در بین مولکولهای HI قویتر است تا بین مولکولهای HCL.

دلیل نارسانا بودن جامدات مولکولی بطور کلی مواد کووالانسی مایع رسانای الکتریسیته نیستند.

جامدات مولکولی از مولکولهای قطبی یا غیر قطبی تشکیل شده است.

مولکولهای غیر قطبی دارای بار الکتریکی نیستند تا بر میدان الکتریکی تاثیر متقابل داشته باشند.

در ترکیبات قطبی بازهای منفی و مثبت یک دو قطبی هر دو در یک ذره قرار دارند (یک سر مولکول اندکی بار + و سر دیگر آن اندکی بار - دارد) که در نتیجه بطور یکسان به سوی دو قطب میدان الکتریکی جذب می‌شوند ولی برخی مولکولهای قطبی مانند HCL در اثر ترکیب با آب به میزان کمی تفکیک شده و یونهای با غلظت کم تولید می‌کنند.

این مواد خاص در این حالت رسانایی ضعیفی دارند.

مواد مولکولی قطبی در حالت مایع (مانند آب) مهمترین حلال برای مواد یونی هستند.

مباحث مرتبط با عنوان اربیتال اتمی بار الکتریکی جامدات بلورین جامد فلزی جامد کووالانسی جامد یونی مولکول قطبی و غیر قطبی نفتالن نیروی لاندن نیروی واندروالسی رشد بلور تاریخچه رشد سیلیسیم تک‌بلور ، اولین بار در آغاز و میانه دهه 1950 انجام گرفت که هم‌اکنون نیز در ساخت مدارهای مجتمع از آن استفاده می‌شود.

دیدکلی پیشرفت تکنولوژی قطعات حالت جامد نه‌تنها به توسعه مفاهیم قطعات الکترونیکی بلکه به بهبود مواد نیز وابسته بوده است.

شرایط رشد بلورهای نیم‌رسانا که برای ساخت قطعات الکترونیک استفاده می‌شود، بسیار دقیق‌تر و مشکل‌تر از سایر مواد است.

علاوه بر این که نیم‌رساناها باید به‌صورت تک بلورهای بزرگ در دسترس باشند، باید خلوص آنها نیز در محدوده بسیار ظریفی کنترل شود.

مثلا تراکم بیشتر ناخالصیهای مورد استفاده در بلورهای سیلیسیم فعلی از یک قسمت در ده میلیارد کمتر است.

چنین درجاتی از خلوص ، مستلزم دقت بسیار در استفاده و بکارگیری مواد در هر مرحله از فرآیند ساخت است.

رشد از مذاب یک روش متداول برای رشد تک بلورها ، سرد کردن انتخابی ماده مذاب است، به گونه‌ای که انجماد در راستای یک جهت بلوری خاص انجام می‌پذیرد.

یک مثال ظرفی از جنس سیلیکا (کوارتز شیشه‌ای) در نظر بگیرید که دارای ژرمانیم (Ge) مذاب است و می‌توان آن را طوری از کوره بیرون آورد که انجماد از یک انتها شروع شده ، به‌تدریج تا انتهای دیگر پیش رود.

با قرار دادن یک دانه بلوری کوچک در نقطه شروع انجماد ، می‌توان کیفیت رشد بلور را بالا برد.

شکل بلور بدست آمده توسط ظرف ذوب تعیین می‌شود.

ژرمانیوم ، گالیم آرسنیک (GaAs) و دیگر بلورهای نیم‌رسانا اغلب با این روش که معمولا روش بریجمن افقی (Bridgman) نامیده می‌شود، رشد داده می‌شوند.

معایب رشد بلور در ظرف ذوب در این روش ، ماده مذاب با دیوارهای ظرف تماس پیدا می‌کند و در نتیجه در هنگام انجماد تنش‌هایی ایجاد می‌شود که بلور را از حالت ساختار شبکه‌ای کامل خارج می‌سازد.

این نکته بویژه در مورد Si که دارای نقطه ذوب بالایی بوده و تمایل به چسبیدن به مواد مذاب را دارد، مشکل جدی است.

روش جایگزین یک روش جایگزین ، کشیدن بلور از مذاب در هنگام رشد آن است.

در این روش یک دانه بلوری در داخل ماده مذاب قرار داده شده و به‌آهستگی بالا کشیده می‌شود و به بلور امکان رشد بر روی دانه را می‌دهد.

معمولا در هنگام رشد ، بلور به‌آهستگی چرخانده می‌شود تا علاوه بر هم زدن ملایم مذاب از هر گونه تغییرات دما که منجر به انجماد غیر همگن می‌شود، متوسط گیری کند.

این روش ، روش چوکرالسکی (Czochoralski) نامیده می‌شود.

پالایش ناحیه‌ای و رشد ناحیه شناور استفاده از ناحیه مذاب متحرک به‌خصوص وقتی که رفت و برگشتهای متعددی در راستای شمش انجام می‌پذیرد، موجب خلوص قابل توجهی در ماده اولیه می‌شود.

این فرایند ، پالایش ناحیه‌ای نامیده می‌شود.

تکنیکهای متداول برای ذوب شمش عبارتند از : تابش گرما از یک گرماده مقاومتی ، گرمایش القایی و گرمایش بوسیله بمباران الکترونی در فصل مشترک مایع و جامد که در حال انجماد است.

توزیع خاصی از ناخالصی‌ها بین دو فاز وجود خواهد داشت؛ کمیت مهمی که این ویژگی را مشخص می‌کند، ضریب توزیع Distribution Coefficient است که به‌صورت نسبت تراکم ناخالصی در جامد به تراکم آن در مایع در حالت تعادل تعریف می‌شود.

ضریب توزیع تابعی از ماده ، ناخالصی دمای مرز مشترک بین جامد و مایع و سرعت رشد است.

اگر مرورهای متعددی صورت گیرد، طول بیشتری از شمش خالص شده و پس از مرورهای متعدد اکثر ناخالصی‌ها به انتهای شمش کشیده می‌شود که می‌توان آن را برید و جدا کرد و در نتیجه یک بلور با خلوص خیلی زیاد باقی می‌ماند.

ضریب توزیع که روند پالایش ناحیه‌ای را کنترل می‌کند، در هر گونه رشد از مذاب نیز اهمیت دارد.

تبلور یک ماده ، عبارتست از جهت یافتگی ذره‌ای و آرایش مولکولی و تثبیت این نظم در فضای ماده.

بلورهای نیم رسانا که برای ساخت قطعات الکترونیکی و مدارهای مجتمع استفاده می‌شوند، باید به صورت دقیق رشد داده شده و ناخالصی‌های آنها جدا گردد.

در زیر به سه روش رشد این بلورها اشاره می‌کنیم.