Η διαδικασία Czochralski είναι μια μέθοδος για την παραγωγή μονοκρυστάλλων, στερεών κομματιών υλικού με ομοιόμορφη κρυσταλλική μήτρα. Τέτοιοι κρύσταλλοι χρησιμοποιούνται περίφημα στην κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων καθώς και στην επιστημονική έρευνα και σε πολλές άλλες εφαρμογές όπου απαιτείται κρύσταλλος υψηλής ποιότητας με ομοιόμορφη μήτρα. Οι κοσμηματοπώλες, για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη διαδικασία Czochralski για το σχηματισμό πολύτιμων λίθων υψηλής απόδοσης για τα έργα τους, όπως οι ερευνητικές εγκαταστάσεις με ανάγκη για υλικά όπως το διαμάντι μπορούν να τους καλλιεργήσουν στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική.
Αυτή η διαδικασία πήρε το όνομά της από έναν Πολωνό ερευνητή που την ανακάλυψε στις αρχές του 20ου αιώνα. Ξεκινά με την τήξη των συστατικών των κρυστάλλων σε ένα χωνευτήριο ικανό να ανέχεται εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Το χωνευτήριο συνήθως τοποθετείται σε κλειστό κλίβανο με πολύ ακριβή έλεγχο θερμοκρασίας. Ο υψηλός έλεγχος είναι κρίσιμος, καθώς η διαδικασία θα αποτύχει εάν το μείγμα είναι πολύ ζεστό ή πολύ κρύο και πολύ ακριβείς αισθητήρες μπορεί να τοποθετηθούν σε πολλές θέσεις για την παρακολούθηση των αλλαγών θερμοκρασίας.
Όταν το μείγμα θερμαίνεται με οποιοδήποτε πρόσθετο και άλλες προσθήκες που μπορεί να είναι απαραίτητες, ένας τεχνικός μπορεί να κατεβάσει προσεκτικά μια ράβδο με έναν κρύσταλλο σπόρων. Αυτό γίνεται συνήθως με τη χρήση μηχανικού εξοπλισμού και όχι με το χέρι. Στη συνέχεια, η ράβδος αποσύρεται προσεκτικά και πολύ αργά καθώς το μείγμα σχηματίζει μια στερεή μήτρα γύρω από τον κρύσταλλο των σπόρων. Το τελικό αποτέλεσμα της διαδικασίας Czochralski θα πρέπει να είναι ένας συμπαγής κορμός υλικού, με μερικά υπολείμματα στο κάτω μέρος του χωνευτηρίου.
Σε ρυθμίσεις όπου η θερμοκρασία αυξάνεται πολύ ψηλά, ο κρύσταλλος των σπόρων μπορεί να λιώσει. Η εισαγωγή του κρυστάλλου σε χαμηλές θερμοκρασίες μπορεί να προκαλέσει την πρόωρη κρυστάλλωση ολόκληρου του περιεχομένου του χωνευτηρίου, με ρωγμές, γραμμές θραύσης και άλλες ακαθαρσίες. Αυτή η διαδικασία είναι αργή. Η απόσυρση του κρυστάλλου των σπόρων μετράται σε χιλιοστά την ώρα. Ο προσεκτικός έλεγχος που απαιτείται σε όλη τη διαδικασία Czochralski μπορεί να αποδώσει κρυστάλλους πολύ υψηλής ποιότητας με ελάχιστες ακαθαρσίες.
Το κόστος παραγωγής μπορεί να εξαρτηθεί από τις πρώτες ύλες που χρειάζονται και το μέγεθος του κρυστάλλου. Οι μεγαλύτεροι κρύσταλλοι είναι πιο δύσκολο να αναπτυχθούν και απαιτούν μεγαλύτερους βαθμούς ελέγχου. Ορισμένα ακατέργαστα εξαρτήματα είναι πολύ ακριβά. Οι κρύσταλλοι της διαδικασίας Czochralski είναι χημικά πανομοιότυποι με τους φυσικούς σχηματισμούς, αλλά έχουν πολύ υψηλότερη ποιότητα και αξιοπιστία. Αυτό είναι συνήθως επιθυμητό σε χώρους όπως εργαστήρια και κατασκευαστές ηλεκτρονικών ειδών, αλλά οι κοσμηματοπώλες μερικές φορές δυσκολεύονται να πουλήσουν πέτρες που καλλιεργούνται στο εργαστήριο λόγω της προτίμησης των καταναλωτών για φυσικές πέτρες.