Методы вытягивания Чохральского

Метод вытягивания Чохральского. [c.71]

При получении полупроводниковых монокристаллов методом вытягивания по Чохральскому, например моно- [c.4]

Методом Чохральского выращивают достаточно крупные монокристаллы граната высокой оптической однородности, прежде всего для лазерной техники. К достоинствам этого метода следует отнести возможность визуального наблюдения за процессом выращивания кристалла, извлечения кристалла из расплава на любом этапе выращивания, изменения геометрической формы кристалла в процессе выращивания, автоматизации процесса выращивания кристалла. Недостатком метода Чохральского можно считать необходимость использования тиглей из дефицитного иридия. Кроме того, выращивание высококачественных кристаллов методом вытягивания из расплава требует прецизионного технического исполнения систем вытягивания и вращения кристалла, вращения тигля, стабилизации температурного режима, создания заданных градиентов температуры в зоне кристаллизации, особенно радиальных. [c.203]

Рубины, полученные по методу Чохральского, пригодны для огранки, и их можно продавать, но выпускать их как драгоценные камни коммерчески невыгодно, так как они более дорогой продукт, чем рубины, выращенные плавлением в пламени, и к тому же явно отличаются от природных камней. Основным признаком кристаллов, полученных методом вытягивания из расплава, являются полосы роста, колебания интенсивности окраски, обусловленные нестабильностью конвекции расплава или неравномерностью вращения кристалла. Компанией Линде запатентовано производство звездных камней по методу Чохральского, но материал, который поступает в продажу, получен, вероятно, плавлением в пламени. [c.46]

Метод Чохральского (метод вытягивания из расплава) [c.80]

Метод вытягивания из расплава, впервые введенный в практику Чохральским [31], позволяет устранить механическое влияние тигля на выращиваемый кристалл. На фиг. 5.5,а показана схема выращивания по методу Чохральского, а на фиг. 5.6 приведен снимок типичной установки для вытягивания. Один из [c.189]

Выращивание кристаллов полупроводников методом Чохральского. Чохральский [31] первым стал вытягивать кристаллы из расплава и применил этот метод к металлам. С 1917 г. и вплоть до работы Тила и Литтла [32] метод применялся главным образом к металлам. Но необычайный успех метода и его широкое распространение были вызваны работой Тила и Литтла. В самом деле, можно сказать, что вся полупроводниковая промышленность (которая сама дала мощный толчок исследованию твердого тела в других областях, в том числе и выращиванию кристаллов) не могла бы развиваться и не могла бы сегодня существовать без монокристаллов высокого качества, обеспечиваемых методом вытягивания из расплава. В качестве типичных примеров мы детальнее остановимся на выращивании кристаллов Si и Ge. Другие полупроводники и условия их выращивания приведены в табл. 5.2. [c.211]

Выращивание диэлектриков и металлов методом Чохральского. Хотя метод вытягивания из расплава впервые был применен для металлов, а его промышленный успех связан с полупроводниками, в последние годы наибольшие успехи он принес, пожалуй, в области выращивания кристаллов тугоплавких окислов и солей, являющихся диэлектриками. Такие исследования в значительной степени вызваны большой потребностью в кристаллах для лазеров и во вспомогательных лазерных материалах для модуляторов и генераторов гармоник. [c.215]

Сравнительно новые кристаллизационные методы — различные варианты кристаллизации и перекристаллизации из расплавов, вызванные к жизни повышенными требованиями последних лет к чистоте веществ и совершенству их структуры и субструктуры. Это — метод нормальной направленной кристаллизации (по Бриджмену) и метод вытягивания из расплава (по Чохральскому). Среди кристаллизационных методов глубокой очистки наиболее совершенны и прогрессивны методы зонной плавки. Отличительная особенность этих методов — высокая эффективность применения к очистке и выращиванию монокристаллов полупроводниковых материалов. В этом случае преодоление конструкторских и технологических трудностей вполне себя оправдывает. Однако в наши дни можно наблюдать все более широкое применение этих методов для очистки и получения кристаллов многих неорганических и органических веществ, в том числе почти всех технически важных металлов, и даже для очистки некоторых более сложных веществ, например хинонов, альдегидов, энзимов, жиров, бактерий, бактериофагов и планктонов, а также для разделения изотопов. Поэтому актуальным становится дальнейшее совершенствование методов и аппаратов кристаллизационной очистки. [c.10]

Разновидностью метода вытягивания монокристалла нз расплава является метод Чохральского. В этом случае затравка образуется внутри капиллярной трубки, на которой растет монокристалл. [c.251]

При получении полупроводниковых кристаллов методом вытягивания по Чохральскому, например монокристаллов германия, применяют установку, схематически изображенную на рис. 1-2. [c.10]

Из проведенного анализа процесса зонной плавки может показаться, что этот метод не только не обладает преимуществом перед методом Чохральского, но и уступает ему. При этом следует иметь в виду не только эффективность одного цикла, но и производительность многократно повторяющегося процесса. Действительно, в методе вытягивания одна операция дает большую эффективность очистки, чем после одного прохода зонной плавки. Но в методе Чохральского, чтобы осуществить следующий цикл, необходимо охладить-печь, извлечь слиток из аппарата, удалить ту часть его, которая стала богаче примесями, затем снова создать вакуум и снова нагреть печь и т. д. Причем при резке и промывке слитка вносятся дополнительные примеси. Все это делает метод вытягивания мало производительным. [c.78]

Важнейшим практическим применением нормальной направленной кристаллизации является производство монокристаллов. Для выращивания монокристаллов используется много методов. Например, для получения монокристаллов методом Бриджмена используют прибор, схематически изображенный на рис. 28. Схема вытягивания монокристалла по методу Чохральского представлена на рис. 30. В этом методе затравка кристаллического вещества в виде небольшого монокристалла вносится [c.118]

Для выращивания монокристаллов используют различные технические приемы (выращивание по методу Чохральского, Вернейля и др.), сущность которых состоит в направленной кристаллизации вещества из расплава или раствора-расплава. При использовании, например, метода Чохральского направленная кристаллизация происходит при вытягивании затвердевающего монокристаллического блока с контролируемой скоростью из расплава, находящегося в тигле. [c.58]

Получение монокристаллов уже освобождает вещества от примесей, которые остаются в жидкой фазе, понижая ее температуру плавления. Монокристаллы получают по методу Чохральского наращиванием из расплава на внесенную туда затравку — монокристалл— и постепенным вытягиванием стержня монокристалла. Схема этого процесса приведена на рис. 205. Однако полученный монокристалл может содержать некоторое количество примесей в состоянии твердого раствора. [c.434]

Рис. 205. Вытягивание монокристалла кремния (германия) по методу Чохральского

Зонную плавку этих соединений, как и выращивание их монокристаллов вытягиванием по Чохральскому, чтобы они не диссоциировали, следует проводить под давлением паров летучего компонента. Давление создают так же, как описано выше либо регулированием температуры печи, либо количеством загружаемого летучего компонента. Схема зонной плавки по двухзонному и трехзонному методам показана на рис. 56, б. В обоих случаях температура второй зоны должна быть выше температуры конденсации паров летучего компонента. [c.271]

Для очистки и получения монокристаллов пользуются либо методом направленной кристаллизации в лодочке непосредственно после синтеза, как это описано выше, либо вытягиванием из расплава по Чохральскому, либо, наконец, бестигельной зонной плавкой. [c.273]

В связи с этим возникает задача исследовать те явления, которыми сопровождается рост кристалла при вытягивании из расплава и которые оказывают непосредственное влияние на форму границы раздела фаз и геометрию растущего кристалла. При выращивании по методу Чохральского к таким явлениям необходимо в первую очередь отнести явления, связанные с действием сил поверхностного натяжения иа границах кристалл — расплав — среда выращивания. [c.94]

Исключительно важную роль приобретает учет поверхностных сил при выращивании плоских кристаллов (лент), ибо в этом случае толщина кристалла лимитируется капиллярной постоянной. Авторы работы [30] показывают, что при попытке вырастить плоский кристалл вытягиванием по методу Чохральского со свободной поверхности расплава получают обычно почти совершенно круглый слиток лишь со следами выхода преимущественных плоскостей роста. [c.97]

Аналогичный принцип положен в основу так называемого метода вытягивания Чохральского . Интересным вариантом процесса является визко-теьшературная зонная плавка, применяемая длн глубокой очистки жидких веществ при температуре, близкой к их точке замерзания. [c.15]

Рассмотрим еще метод вытягивания монокристаллов из расплава, предложенный в 1918 г. Чохральским (рис. 84). Вещество в тигле 4 из кварца или специального графита расплавляют с помощью индукционного нагревателя 3. В расплав, нагретый немного выше температуры плавления вещества, загружают затравку в виде небольшого кристалла того же вещества 2. Для лучшего перемешивания расплава затравку вместе со штоком 1, к которому она прикреплена, приводят во вращение со скоростью от 2 до 100 об/мин. Когда затравка соприкасается с расплавом и немного оплавится, включают подъемный механизм. При вытягивании затравки на ней нарастает кристалл диаметром, зависящим от степени перегрева расплава, скорости подъема затравки и условий охлаждения твердой фазы. [c.328]

Начиная с 1960-х годов в связи с развитием лазерной техники потребность в рубинах резко возросла. Это привело к широкому распространению выращивания кристаллов методом вытягивания из расплава, впервые разработанным Дж. Чохральским в 1918 г. Температура, необходимая для плавления рубнна, при этом обычно достигается Применением высокочастотного индукционного нагревателя. Электрическая энергия мощностью в несколько киловатт с частотой порядка 100 килоциклов в секунду подается через охлаждаемую водой спираль из медной трубки в несколько дюймов в диаметре и в длину. Так как ток в спирали меняется с большой частотой, в электропровод-нь1х материалах, находящихся вблизи спирали, индуцируется энергия, в современном варианте метода Чохральского энергия подается к Иридиевому тиглю, содержащему расплавленный глинозем, через внешний тигель, который изготовлен из какого-либо дешевого матери- [c.45]

Начиная с 1960-х годов в связи с развитием лазерной техники потребность в рубинах резко возросла. Это привело к широкому распространению выращивания кристаллов методом вытягивания из расплава, впервые разработанным Дж. Чохральским в 1918 г. Температура, необходимая для плавления рубнна, при этом обычно достигается применением высокочастотного индукционного нагревателя. Электрическая энергия мощностью в несколько киловатт с частотой порядка 100 килоциклов в секунду подается через охлаждаемую водой спираль из медной трубки в несколько дюймов в диаметре и в длину. Так как ток в спирали меняется с большой частотой, в электропровод-нь1х материалах, находящихся вблизи спирали, индуцируется энергия. [c.45]

Метод вытягивания кристаллов, который применял Чохральский [19] для получения длинных тонких монокристаллов металлов, очень похож на предыдущий. Разница заключается в том, что при выращивании кристаллов методом вытягивания кристаллизация происходит исключительно в результате охлаждения твердого вещества (температура расплава постоянна), тогда как кристаллизация по методу Наккена Киропулоса идет за счет охлаждения как расплава, так и зародыша. [c.233]

Чохральский [31] первым применил метод вытягивания для выращивания кристаллов легкоплавких металлов, таких, как олово, свинец, цинк. На фиг. 5.5,г показана схема типичной установки для такого вытягивания. В течение многих лет метод использовался для конгруэнтно плавящихся соединений всех классов, но, вероятно, наиболее широкое его применение лежит в области полупроводников. Тил и Литтл [32] первыми получили монокристаллы германия и кремния, и их работа явилась основой для получения полупроводниковых кристаллов этих веществ с высокими характеристиками для научных и технических целей. Метод вытягивания сегодня занимает важное место в промышленной технологии полупроводников. Нассау и Вэн Ютерт [33] применили метод вытягивания к неорганическим веществам, представляющим интерес как лазерные матрицы, и Нассау в ряде статей [34, 35] описывает способы выращивания и свойства aW02 Nd. Некоторые стороны метода рассмотрены в книге [8]. [c.192]

Недостатком перечисленных методов ампульной кристаллизации, особенно при вертикальных вариантах, является влияние стенок контейнера на растущий кристалл. Оно приводит к возникновению дополнительных центров кристаллизации, а также напряжений в твердой фазе. Метод вытягивания кристаллов из расплава в значительной мере свободен от этих недостатков. Наиболее распространен метод Чохральского, при котором кристалл вытягивается из расплава с помощью затравки. Меньшее распространение получил. метод Наккена, при котором затравка с растущим кристаллом неподвижна, но понижается уровень жидкой фазы. [c.57]

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]

По всей вероятности, эвтектическое взаимодействие является наиболее распространенным. Зарегистрировано относительно небольшое число случаев, когда нонвариантное превращение в области малых концентраций второго компонента оказывается перитектическим (тип II). Так, для бинарных металлических систем известно около 60 подобных диаграмм состояния. Примером системы перитектического типа является система А1—Т1. Применение метода вытягивания кристаллов из расплава по Чохральскому наряду с термическим анализом, измерением микротвердости и мик-роструктурным анализом позволило установить перитектический характер превращения в этой системе вблизи ординаты чистого А1 [217]. [c.160]

Б. М. Туровский [259] предложил два независимых способа определения коэффициента диффузии, основанных на применении метода вытягивания кристаллов из расплава по Чохральскому. Эти способы были использованы для измерения коэффициента диффузии некоторых легирующих компонентов в расплавленно.м кремнии. [c.187]

Выращивание монокристаллов арсенида галлия проводится по методу вытягивания из расплавой по Чохральскому. В этом методе требуются некоторые видоизменения, связанные с разложением арсенида галлия 1) вытягивание должно происхо дить в закрытом сосуде [c.138]

Кристаллофизическая очистка. Окончательно очищают индий обычно кристаллофизичЬскими методами — зонной плавкой, направленной кристаллизацией или вытягиванием из расплава по Чохральскому. При этом наблк дается хорошая очистка от примесей меди, никеля и серебра, которые оттесняются в конец слитка. Если вытягивать на воздухе, то имевшееся в исходном индии железо концентрируется (- 70—80%) в окис[ной пленке, остающейся на дне тигля. Если же вытягивание или зонйую плавку проводить в ва- [c.321]

В недавнее время сталп разрабатываться математические модели процессов гидромехапшах и тепломассообмена при выращивании монокристаллов, относящиеся, в частности, к методам Чохральского (вытягивание из расплава с вращением) и бести-гельной плавке на основе уравнений Иавье — Стокса (см., папример, [82]), в которых интенсивность движения жидкой (газовой) среды сравнительно невелика. [c.255]

Получают GaAs сплавлением Ga с As под давлением паров As (ок. 100 кПа). Монокристаллы выращивают методами зонной плавки, направленной кристаллизации под давлением паров As или вытягиванием по Чохральскому из-под слоя флюса В2О3 под давлением Аг (150 кПа). Эпитаксиальные пленки, а также мелкокристаллич. GaAs получают путем хим. транспортных р-ций с Hj в кач-ве газа-но-сителя, напр. [c.481]

В виде плотного слитка ОаР получают сплавлением Са с Р под давлением паров Р, в виде пористого слитка-действием РНз на расплав Оа. Монокристаллы выращивают методами зонной плавки или вытягиванием по Чохральскому из-под флюса В Оз под давлением Аг, небольшие монокристаллы-из р-ров ОаР в расплаве Оа. Порошкообразный СаР получают восстановлением ОаРОд водородом или СО при 800-1 ООО °С. Эпитаксиальные пленки ОаР наносят аналогично пленкам галлия арсенида. Для легирования монокристаллов и пленок ОаР используют добавки Те, 8е, 8, Зп, Сй, Ое. [c.482]

Реже используют методы хим. осаждения из газовой фазы-восстановление смеси хлоридов (или бромидов) 81 и металла водородом или 81На14 над порошком металла или нагретой проволокой. Для синтеза С., а также выращивания небольших монокристаллов и пленок используют хим. транспортные р-ции с С12, Вг2 или 12 в качестве транспортного агента. (Объемные монокристаллы вьфащивают направленной кристаллизацией и вытягиванием по Чохральскому. [c.347]

При вытягивании кристаллов методом Чохральского форма наружной поверхности жидкого столбика оказывает непосредственное влияние на геометрию растущего кристалла. Поэтому имеющиеся работы по исследованию поверхностных явлений касаются главным образом определения формы наружной поверхности столба расплава и нахохадения связи между высотой столба и диаметром вытягиваемого кристалла. Работа [29] является первой попыткой рассмотреть влияние механизма смачивания на форму кристалла. Автор считает, что при отсутствии потерь тепла с поверхности кристалла (идеальная экранировка) диаметр кристалла полностью опередляется механизмом смачивания. В работе приводится приближенное решение уравнения наружной поверхности жидкости столбика в случае вытягивания из расплава кристалла цилиндрической формы. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология