תיאוריית הצמיחה של גביש לייזר

בתחילת המאה העשרים, עקרונות המדע והטכנולוגיה המודרניים שימשו ברציפות לשליטה בתהליך צמיחת הגבישים, וצמיחת הגבישים החלה להתפתח מאמנות למדע. במיוחד מאז שנות ה-50, פיתוח חומרי מוליכים למחצה המיוצגים על ידי סיליקון גבישי יחיד קידם את פיתוח תיאוריית וטכנולוגיית צמיחת הגבישים. בשנים האחרונות, פיתוח מגוון מוליכים למחצה מורכבים וחומרים אלקטרוניים אחרים, חומרים אופטואלקטרוניים, חומרים אופטיים לא ליניאריים, חומרים מוליכי-על, חומרים פרואלקטריים וחומרי גביש יחיד מתכתיים הוביל לסדרה של בעיות תיאורטיות. ודרישות מורכבות יותר ויותר מוצגות לטכנולוגיית צמיחת הגבישים. המחקר על עקרון וטכנולוגיית צמיחת הגבישים הפך לחשוב יותר ויותר והפך לענף חשוב במדע ובטכנולוגיה המודרניים.
כיום, גידול גבישים יצר בהדרגה סדרה של תיאוריות מדעיות, המשמשות לשליטה בתהליך גידול הגבישים. עם זאת, מערכת תיאורטית זו עדיין אינה מושלמת, ועדיין יש הרבה תוכן שתלוי בניסיון. לכן, גידול גבישים מלאכותי נחשב בדרך כלל לשילוב של אומנות ומדע.
הכנת גבישים שלמים דורשת את התנאים הבאים:
1. יש לשלוט באופן אחיד על טמפרטורת מערכת התגובה. על מנת למנוע קירור יתר או התחממות יתר מקומית, הדבר ישפיע על התגרענות וגדילת הגבישים.
2. תהליך הגיבוש צריך להיות איטי ככל האפשר כדי למנוע התגרענות ספונטנית. מכיוון שברגע שמתרחשת התגרענות ספונטנית, ייווצרו חלקיקים דקים רבים שיעכבו את צמיחת הגביש.
3. התאם את קצב הקירור לקצב התגרענות וגדילת הגביש. הגבישים גדלים באופן אחיד, אין מפל ריכוזים בגבישים, וההרכב אינו סוטה מהפרופורציונליות הכימית.
ניתן לסווג שיטות גידול גבישים לארבע קטגוריות לפי סוג הפאזה המקורית שלהן, כלומר גידול בהתכה, גידול בתמיסה, גידול בפאזה אדים וגידול בפאזה מוצקה. ארבעת סוגי שיטות גידול גבישים אלו התפתחו לעשרות טכניקות גידול גבישים עם שינויים בתנאי הבקרה.
באופן כללי, אם מפרקים את כל תהליך גידול הגביש, עליו לכלול לפחות את התהליכים הבסיסיים הבאים: המסת המומס, היווצרות יחידת גידול הגביש, הובלת יחידת גידול הגביש במדיום הגידול, גידול גבישי, תנועה ושילוב של היסוד על פני הגביש ומעבר ממשק גידול הגביש, על מנת לממש את גידול הגביש.