Другие бестигельные методы

ДРУГИЕ БЕСТИГЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ [c.227]

Как МЫ видели, существенным препятствием в использовании равновесия жидкость — кристалл при выращивании кристаллов может оказаться химическое взаимодействие расплава с контейнером и плавление последнего. Это обстоятельство становится особенно существенным в случае выращивания кристаллов с высокими температурами плавления, так как если здесь химическое взаимодействие отсутствует, то верхний предел ставится плавлением тигля. Частично проблема решается применением вольфрамовых тиглей (Гпл = 3370°С) и тиглей из карбидов и нитридов (Гпл более 4000°С). Тем не. менее, по-видимому, самым высокотемпературным материалом, успешно выращенным с применением тигля, является сапфир (Гпл = = 2015°С), полученный методом вытягивания из расплава в иридиевом тигле (Гпл = 2554 °С), с которым расплав практически не вступает в химическую реакцию (см. разд. 5.4). Если отсутствие химического взаимодействия между расплавом и тиглем считается критерием успешного выращивания кристаллов, то необходимо выяснить, можно ли практически найти тигель, устойчивый при более высоких температурах. Одним из решений проблемы является, как мы видели, метод плавающей зоны. Однако часто бывает трудно обеспечить высокую тепловую энергию в зоне, необходимую для плавления тугоплавких материалов. В первую очередь это относится к непроводящим расплавам (здесь нельзя применить высокочастотный нагрев) и к расплавам, прозрачным в инфракрасной и видимой частях спектра (нельзя использовать радиационный нагрев с помощью нагревателей сопротивления или сфокусированным излучением лампы, электрической дуги или солнца). Один из способов улучшить подвод тепловой энергии — увеличить отношение поверхности расплава к его объему. Это легко достигается тем, что на поверхности затравки или поликристаллической массы создают наплыв расплавленного материала (фиг. 5.21,а). Он удерживается на затравке или поликристаллическом образце силами поверхностного натяжения. Другие бестигельные методы выращивания представляют собой различные варианты этого способа. [c.227]

На фиг. 5.18,6 представлена схема метода плавающей зоны. Первое описание метода дано в работе [82], но он, по-видимому, разрабатывался независимо и другими авторами [56, 83]. Первоначально метод использовался для очистки кремния. В этом методе расплавленная зона удерживается в вертикально расположенном образце за счет поверхностного натяжения. Метод является бестигельным, а поэтому химическое взаимодействие с лодочкой не представляет серьезной проблемы. [c.221]

Наибольшее распространение для очистки тугоплавких металлов получил метод зонной перекристаллизации в вертикальном бестигельном варианте [1]. Применение электронно-лучевых нагревателей позволило использовать зонную плавку для металлов с температурой плавления выше 3000° С [2]. Нами зонная плавка была использована для очистки У, Мо, Ве, Вп, Оз, V, КЬ и других металлов [3—7]. [c.126]

Полученный таким образом очень чистый поликристалличе-ский кремний, обладающий при комнатной температуре собственной проводимостью, для получения особо чистых монокристаллов подвергают бестигельному зонному плавлению. Метод имеет большие преимущества перед другими, так как при высокой температуре кремний исключительно реакционноспособен. В этом методе зона расплавленного кремния стабильно удерживается между двумя стержнями из кремния, закрепленными на концах, что позволяет обойтись без тигля для расплава. При [c.66]

Необходимо отметить, что в литературе нет единого принципа оценки эффективности методов очистки хлоридов кремния. Некоторые исследователи оценивают чистоту получаемого кремния числом атомов-примесей на миллион атомов основного вещества, другие исходят из электрофизических свойств монокристаллов, выращенных по методу Чохральского, третьи — из электрофизических свойств монокристаллов, полученных методом бестигельной зонной плавки. [c.58]

В отличие от алюминия горизонтальная зонная плавка железа неприемлема. Графит как материал для лодочки здесь неприменим он науглероживает железо. Для этого используют окись кальция или другой основной материал, но и они загрязняют металл углеродом из примесного карбоната. Вопрос радикально решается исключением контейнера. Стержень с расплавленными участками без сдерживающей емкости Что же удерживает расплавленный металл от вытекания и расплескивания Техническая изобретательность изыскала разные способы преодоления силы тяжести, ее воздействия на жидкость, правда, если ее масса ограничена. Зонная плавка с применением таких способов получила название метода плавающей зоны или бестигельной зонной плавки (рис. 15). [c.132]

В другом варианте бестигельного метода используется фокусированное излучение, плазма или электрическая дуга в качестве источника нагрева, а плавящийся материал сам играет роль тигля. Некоторые из указанных источников нагрева рассматриваются в разд. 5.6. Возможно сочетание таких источников с бестигельным методом Ван Ютерта [72]. В практической работе для поддержания расплава иногда удобны различные варианты метода холодной ванны . Холодная ванна — это охлаждаемые водой площадки, на которых находится расплав, причем слой материала, непосредственно контактирующий с площадкой, остается нерасплавленным. Такие методы широко используются в металлургических процессах, но что касается выращивания кристаллов, то пока что известен только один пример их применения в этой области [80]. [c.219]

Другая разновидность метода Чохральского — метод вытягивания на пьедестале (метод Хорна), когда кристалл вытягивают из капли расплава на нерасплавленной твердой фазе. Метод похож на бестигельную зонную перекристаллизацию, но массоперенос в нем осуществляется по механизму нормальной направленной кристаллизации. Вытягивание на пьедестале особенно целесообразно, когда затруднителен выбор материала контейнера. [c.57]

Для очистки антимонидов широко используется метод зонной плавки [105]. Применяется обычно горизонтальная зонная плавка в лодочке, так как вертикальная бестигельная зонная плавка затруднена из-за большой плотности соединений и недостаточного поверхностного натяжения. Коэффициенты распределения примесей в антимониде индия приведены в табл. 11 (стр. 173). К числу трудно-удаляемых примесей в антимониде индия относятся теллур, галлий, мышьяк, а также цинк и кадмий. Удаление цинка и кадмия при зонной плавке затрудняется их летучестью они могут конденсироваться на более холодных частях трубки и слитка и вновь испаряться при прохождении горячей зоны. Для их удаления предложен метод вакуумной плавки с длительной выдержкой — до 5 ч [199, 200]. При этом, кроме летучих примесей, возгоняется некоторое количество сурьмы. Последующая зонная плавка (20 проходов со скоростью 5 мм ч), проводимая в этом же аппарате в атмосфере чистого водорода, позволяет удалить избыточный индий вместе с другими примесями [199]. [c.206]

Для получения особо чистых монокристаллов кремния обычный метод зонной плавки в лодочке неприменим ввиду отсутствия материала, инертного по отношению к расплавленному кремнию. Так, если использовать кварцевые лодочки, то закристаллизовавшийся кремний прочно сцепляется с кварцем и из-за разности коэффициентов линейного расширения и кварц, и кремний трескаются. Поэтому используют метод бестигельной зонной плавки (рис. 6.10, б). Поликристаллический слиток кремния цилиндрической формы крепится в вертикальном положении к двум соосным водоохлаждаемым штокам в герметичной камере. Штоки можно приводить во вращение с постоянной скоростью и перемещать на небольшие рассстояния относительно друг друга внешним электроприводом. При помощи источника локализованного нагрева в нижней части слитка создается узкая зона расплава. Расплавленная зона удерживается силами поверхностного натяжения, действующими между расплавом и двумя твердыми поверхностями, до тех пор, пока вес расплава меньше сил поверхностного натяжения. При данном диаметре предельная длина зоны зависит от природы материала, т. е. от величины У< 0,, где а — поверхностное натяжение на границе раздела кристалл— расплав, а с1 — удельный вес расплава. Передвигая источник нагрева вдоль слитка, можно перемещать расплавленную зону по слитку и осуществлять таким образом направленную кристаллизацию. Монокристалл можно получать с первого прохода в один из зажимов крепится монокристаллическая затравка, а в другой — поликристаллическая заготовка, и исходная расплавленная зона создается в месте их стыковки. Для того чтобы слиток получался правильной геометрической формы, необходимо при проведении процесса вращать штоки в противоположных направлениях с довольно большой скоростью (30—50 об/мин). После продвижения расплавленной зоны вдоль всего слитка можно, снизив мощность источника нагрева, переместить его в исходное положение и повторить процесс много раз. Такое многократное перемещение расплавленной зоны необходимо, чтобы очистить материал от примеси. [c.302]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология