Выбор метода выращивания кристаллов

ВЫБОР МЕТОДА ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ [c.116]

Выбор метода выращивания определяется 1) характером растворимости данного вещества, 2) физико-химическими особенностями растворителя и вещества (летучестью, химической устойчивостью и т. д.), 3) необходимыми размерами однородного кристалла с учетом возможностей методов и капризов данного вещества при росте, 4) техническими возможностями, которые в лаборатории имеются. [c.116]

Некоторые свойства веществ нередко ограничивают выбор метода выращивания особое значение при этом имеет их химическая активность. Выращивание монокристаллов полупроводников осуществляют с целью получения материала с контролируемыми и воспроизводимыми свойствами, которые зависят от природы и концентрации примесей, присутствующих в решетке кристалла. Поэтому выбранный метод должен в первую очередь обеспечивать сохранение чистоты исходных веществ и возможность введения в решетку кристалла соответствующей примеси или точечного дефекта с определенной концентрацией. Следовательно, технология получения монокристаллов полупроводников связана с большим числом физико-химических задач. Кроме того, процессы выращивания монокристаллов должны осуществляться при строго контролируемых условиях точное регулирование температуры и ее распределения, постоянство давления газообразных компонентов процесса, постоянство скорости механических передвижений. [c.281]

Имеющиеся в литературе сведения о способе получения необходимых кристаллов, безусловно, полезны. Однако в большинстве случаев описание получения кристаллов, как правило, бывает кратким, по нему зачастую трудно воспроизвести данный способ выращивания. Иногда описанный в литературе способ по тем или иным причинам нельзя использовать. Наконец, нередко сведения о получении нужных кристаллов не удается разыскать. Поэтому приходится заново разрабатывать метод выращивания, в связи с чем нужно ознакомиться со свойствами вещества, существенными для выбора наиболее удобного метода и условий выращивания кристаллов. Наиболее важными являются следующие сведения. [c.63]

На рис. 3-2, а показано, какие параметры являются определяющими при постановке выращивания кристаллов по этому методу. Выбор температуры и растворимости взаимообусловлен, что отражают противоположно направленные стрелки между обоими указанными параметрами. Взаимосвязь между основными параметрами в процессе выращивания кристалла методом испарения изображена на рис. 3-2, б. Температура, площадь испарения раствора и разность упомянутых выше давлений определяют количество испарившегося растворителя. Произведение количества испарив- [c.81]

Указанный метод определения растворимости надежен, точность его весьма высока и зависит практически лишь от точности приготовления раствора. В данном случае, разумеется, раствор готовится с большей точностью, чем для выращивания кристаллов. Выбор точности определения растворимости следует, конечно, в каждом конкретном случае сообразовывать с растворимостью вещества, температурным коэффициентом растворимости и теми методами выращивания, которые предполагается использовать. Предлагаемый метод по сравнению с традиционными методами химии по изучению растворимости, как не требующий длительного обычно вымешивания растворов и их анализа, принадлежит к скоростным. [c.142]

В действительных условиях работа по выращиванию кристалла с заданным типом широкой программы должна начинаться с выбора наиболее подходящих для данных конкретных условий и материалов метода программирования. Как и при выравнивании, при программировании состава имеется множество факторов, определяющих достоинства процесса. Сюда относятся столь разноречивые показатели, как простота оборудования и энергоемкость производства, возможность приспособления разрабатываемой методики для работы с различными системами и построения различных программ, а также производительность процесса. В ряде случаев какой-либо из этих факто-)ов может стать определяющим. [c.111]

Различные структурные дефекты решетки избыточные атомы в междоузлиях, вакансии, дислокации, границы кристалла, оказывают значительное влияние на структурно-чувствительные свойства полупроводников. Многие полупроводниковые соединения являются фазами переменного состава с более или менее широкой областью существования. Свойства таких соединений определяются главным образом природой и концентрацией точечных дефектов. Управление структурно-чувствительными свойствами материалов сводится к выбору методов и установлению условий, обеспечивающих возможность контролируемого введения дефектов определенного типа в решетку кристалла либо в процессе его выращивания, либо при его последующих обработках. Однако для этого необходимо предварительно установить характер и степень изменения физических свойств при введении в решетку кристалла дефектов определенного типа (например, примесей) в зависимости от их концентрации. Сложность этой задачи заключается в том, что лишь в исключительных случаях удается изготовить кристалл, содержащий дефекты только [c.8]

Выбор методов выращивания монокристаллов uS весьма ограничен вследствие перитектического разложения uS при температуре 507° С. В работе [63] был опробован гидротермальный метод получения монокристаллов uS и uSe и показано, что лучшие результаты получаются при использовании в качестве растворителя НВг. Кварцевую ампулу на 65% объема заполняли НВг, после чего в нее засыпали uS. Синтез проводили под давлением 2400 ат. Автоклав помещали в печь с двумя температурными зонами. Рабочая температура получения кристаллов uS 450° С. [c.35]

Следует отметить, что коэффициент диффузии В зависит от вязкости раствора и определяется выбором растворителя и метода выращивания кристалла из раствора. Повышенная вязкость может приводить к захвату жидкой фазы растущим кристаллом, а также обусловливать его дендритный и иоликристаллический рост. [c.143]

Взаимосвязи между основными параметрами при выращивании кристаллов по этому методу достаточно просты (рис. 3-1,6). Произведение температурного коэффициента растворимости на величину переохлаждения дает пересыщение раствора. Пересыщение раствора в совокупности с объемом раствора создают общую массу избыточного вещества в растворе. Пересыщение в совокупности с температурой определяют скорость роста и сответственно качество кристалла. Качество кристалла, как уже упоминалось в предыдущей главе, влияет в свою очередь на скорость роста. По мере роста кристалла в зависимости от его скорости уменьшается избыточная масса вещества в растворе, т. е. соответственно и пересыщение, и переохлаждение. Основная трудность технического порядка при использовании этого метода — это контроль за изменением пересыщения в процессе роста кристалла, что порождает затруднения в выборе необходимой скорости снижения температуры с целью поддержания пересыщения на необходимом уровне. Обычно идут по пути экспериментального подбора оптимальных скоростей снижения / для разных периодов роста. [c.76]

Другой стороне проблемы роста кристаллов — практической, посвящены 4—7 главы монографии Р. А. Лодиза. Автор излагает здесь материал таким образом, чтобы вооружить читателя логикой выбора наиболее подходящего метода для выращивания нужного кристалла. В основе такой логики лежит физикохимическая сущность явлений роста, которая и сделана стержнем изложения. Р. А. Лодиз обсуждает все основные методы и методики выращивания — из расплавов, растворов и газовой фазы (в том числе с участием химических реакций), а также путем рекристаллизации в твердой фазе и полиморфных превращений. Изложение основных методов выращивания следует единой для всей книги схеме 1) физико-химические основы и общая характеристика метода, показания и противопоказания для его использования, 2) аппаратура, обычно в виде принципиальных схем и 3) способы получения конкретных кристаллов и их характеристики. Осуществляя эту схему, автор концентрирует внимание прежде всего на качественном описании явлений ростг кристалла и дает ориентировочные численные параметры процесса. Технологические приемы также увязываются с процессами роста и образования дефектов. Весь этот обширный, в известной степени энциклопедический материал изложен интересно, ясно, очень по-деловому и с большим педагогическим мастерством. Автор не стремится к скрупулезному описанию [c.6]

Высокие температуры плавления и высокие значения давления диссоциации многих соединений вызывают большие трудности при изготовлении монокристаллов с контролируемыми свойствами методами выращивания из расплавов. Основными препятствиями являются выбор материала для изготовления контейнера для расплава, а также необходимость проведения процесса выращивания монокристаллов в атмосфере паров летучего компонента под строго фиксированным и постоянным давлением. Первое затруднение можно преодолеть, применяя метод бестигельной плавки. В отнощении создания атмосферы паров летучего компонента следует отметить следующее. Определение равновесных значений парциальных давлений паров при диссоциации веществ, плавящихся при высоких температурах, является в большинстве случаев крайне сложной операцией, осуществляемой косвенными методами, а потому сопряженной со значительными ошибками измерений. Например, для давления паров фосфора над расплавом фосфида галлия в литературе приводятся значения, которые рознятся на 10—15 ат, при наиболее вероятном давлении паров фосфора, равном 25 ат. Кроме того, давление паров резко изменяется при изменении температуры (в простейшем случае по экспоненциальному закону), что требует очень тщательной стабилизации температуры источника паров и расплава. Действительно, в случае сильно диссоциирующего соединения при любом отклонении от условий равновесия расплава с паровой фазой состав расплава изменяется. Большинство соединений имеют довольно значительные отклонения от стехиометрии, а изменение стехиометрии чистого расплава вызывает изменение состава кристалла и, следовательно, его свойств. Рассмотрим участок диаграммы состояния вблизи точки плавления соединения (при р = onst рис. 6,28). [c.335]

На базе разработки научных основ способа конструируются установки для выращивания профилированных кристаллов. При конструировании тепловых технологических зон применены современные теплофизические методы исследований теплообмена и моделирования теплового поля в кристаллизаторе. Найдены условия, определяющие выбор между формообразователями, смачиваемыми и не смачиваемыми расплавом, выполнена работа по поиску материалов формообразователей, химически инертных к расплавам, отработана технология выращивания профилированных монокристаллов из-под флюса. В результате разработаны установки для промышленного выращивания профилированных кристаллов германия, кремния, сапфира разных форм. Уже на стадии отработки оборудования показано, что выращенные кристаллы могут найти применение в разных отраслях науки и техники. Например, ленточный кремний — для солнечных фотоэлектропреобразователей, сапфировые трубки — в качестве важной детали натриевых ламп высокого давления и т, п. [c.255]