Получение кристаллов германия

Как известно, метод зонной плавки имел решающее значение в области получения кристаллов германия и кремния исключительно высокой степени чистоты (1 10 ) для нужд промышленности полупроводниковых материалов. Можно ожидать такую же революцию и в очистке органических веществ при помощи этого метода. [c.222]

В настоящей главе излагаются результаты экспериментальных работ по выращиванию монокристаллов германия с малым разбросом удельного сопротивления по радиусу слитка, с минимальным числом дислокаций. Приводятся результаты исследований температурного поля в расплаве в зависимости от конструкции нагревателя, от размещения тигля внутри него. Эффективность нагревателя, поля температур, сформированного в расплаве, оценивается в зависимости от качества полученного кристалла. Подробно рассматриваются схемы теплового экранирования, с помощью которых получены без-дислокационные монокристаллы. [c.205]

Для получения спектра НПВО на изучаемую поверхность устанавливают элемент НПВО в виде призмы или трапеции, изготовленный из материалов с высоким показателем преломления кристаллы германия (и = 4,05), кремния ( = 3,45) и др. С помощью системы зеркал луч от источника света падает на элемент НПВО, а выходящий из него отраженный луч - на входную щель спектрометра. [c.233]

При воздействии излучения в зоне, обедненной носителями зарядов, за счет энергии квантов излучения возникают дополнительные электроны или дырки. На ионизацию одного атома в кристалле германия или кремния расходуется 3—4 эВ. В зависимости от энергии кванта падающего излучения в запирающем или -слое образуется соответствующее число дополнительных носителей зарядов, формирующих импульс тока в цепи, в которую включен полупроводниковый прибор. Если на длине пробега кванта излучения энергия его будет полностью израсходована на ионизацию атомов, то зависимость амплитуды импульса тока на выходе полупроводникового прибора от энергии кванта будет линейной. Это обусловливает необходимость изготовления полупроводниковых приборов сравнительно больших размеров. Общее число импульсов, полученных на выходе полупроводникового прибора за единицу времени, определяется интенсивностью падающего ионизирующего излучения. [c.311]

Для характеристики реальной структуры, содержащей дислокации, используют понятие плотности дислокаций, понимая под этим число дислокаций, которые проходят через единицу поверхности в 1 см . Плотность дислокаций у кристаллов может колебаться от О до 10 см . Она зависит от условий получения кристаллов и последующей их обработки. Плотность дислокаций сильно повышается благодаря механическим воздействиям. При выполнении надлежащих условий выращивания кристаллов сейчас удается изготовлять большие бездислокационные кристаллы некоторых веществ, например кремния и германия. [c.225]

В производстве тетрахлорида германия используют преимущественно промежуточные продукты и отходы металлургической переработки медно-свинцово-цинковых сульфидных руд. После нескольких ступеней обогащения получают германиевые концентраты, в которых германия — обычно в оксидной форме (СеОг) — содержится от одного до нескольких десятков процентов. Кроме ОеОг в концентратах содержатся оксиды железа, кремния, алюминия, кальция, магния, титана и др. Германий содержится также в углях. В процессе сжигания энергетических углей на электростанциях накапливается в летучей золе до 0,01% германия. Заметными источниками сырья для получения тетрахлорида германия могут быть шлифпорошки и шламы, образующиеся при резке и шлифовке кристаллов германия, а также отходы при раскрое [c.214]

Замещающие примеси. В этом случае атомы постороннего вещества могут замещать в узлах решетки атомы основного вещества. Таким образом построены многие типы полупроводников. Например можно вырастить кристалл германия, в котором небольшая доля атомов замещена чужеродными атомами. Если германий замещается алюминием, получится полупроводник р-типа, в то время как фосфор в качестве заместителя дает полупроводник к-типа. Поэтому в технике получения полупроводников важную роль играют способы контроля точного состава выращиваемых кристаллов. [c.120]

Дислокации присутствуют практически во всех кристаллах. Их концентрация сильно зависит от способа получения и обработки материала и может изменяться в очень широких пределах от 1(Р—10 см 2 в наиболее совершенных кристаллах германия и кремния до 10"—10 см- в сильно деформированных металлических кристаллах. И только путем создания специальных условий удается выращивать тонкие нити ( усы ) кристаллов, не содержащие дислокаций. [c.45]

Диоксид германия ОеОг — белые кристаллы плотностью 4,703 г/ м заметно растворимые в воде, причем раствор проводит электрический ток. Получают ОеОг различными способами в частности он может быть получен нагреванием германия в кислороде или окислением его концентрированной азотной кислотой. [c.515]

При многократном повторении этой операции удается достичь весьма высокой степени чистоты. Наибольшее значение приобрел этот метод для очистки германия и кремния, но используется он и для удаления примесей из некоторых люминесцирующих соединений класса А В . Кроме того, зонная плавка применяется как способ получения кристаллов с равномерным распределением легирующих (активирующих) примесей. Другие способы выравнивания их концентрации изложены в книгах [29, 34]. [c.255]

Выращивание монокристаллов простых веществ и соединений постоянного состава. Если основной состав монокристалла образует фазу постоянного состава (к таковым относятся простые вещества — кремний, германий и др. — и лишь немногие полупроводниковые соединения), т. е. управление основным составом не нужно, то прибор для получения кристаллов в этих условиях имеет две температурные зоны зону испарителя Гг и зону кристаллизации Т . Абсолютные значения Т. и на химическом составе отразиться не могут. Изменяются лишь реальная структура и концентрация дефектов, иной раз сильно влияющие на свойства. [c.450]

Заключение. Полученные в настоящей работе i/(p) и е(р) могут быть использованы для детальных расчетов примесных центров в кристаллах германия, кремния и алмаза. В частности, их было бы интересно применить для объяснения анизотропии в опытах по ЭПР на этих центрах. [c.152]

Хорн [132] предложил метод кристаллизации, в некотором роде промежуточный между методом вытягивания и зонной плавкой. Кристалл вытягивается из капли расплава на нерасплавленной твердой фазе (вытягивание на пьедестале). Первоначально метод использовали для получения однородных легированных кристаллов, а позднее для выращивания ферритов [133] и без-дислокационных кристаллов германия и кремния [134]. [c.36]

Р и с. 5. Изотермы п топография сдвиговых термоупругих напряжений х в кристалле германия, выращиваемом в тепловых условиях получения монокристаллов с 5-103 сж-2 [c.88]

При изучении сложного теплообмена в технологической зоне используются современные теплофизические методы численные расчеты на ЭВМ, моделирование, экспериментальное исследование температурных полей. Пример комплексного применения указанных методов при разработке конструкции тепловой технологической зоны для выращивания профилированных кристаллов германия рассмотрен в работе [209]. Результаты использования методов математического и физического моделирования при конструировании элементов технологической зоны для получения профилированных кристаллов кремния приведены в [210, 211]. [c.111]

На рис. 37 приведен снимок, сделанный через фронтальное смотровое окно в процессе группового выращивания в этой тепловой зоне 15 калиброванных стержней германия, а также внешний вид полученных кристаллов в затравкодержателе. Кристаллы располагаются в два ряда в шахматном порядке. [c.114]

Подбор материала формообразователя, удовлетворяющего всем перечисленным выше требованиям, особенно при выращивании высокотемпературных кристаллов, встречает значительные трудности. В этих случаях принципиальная возможность получения профилированных кристаллов материала решается в зависимости от того, удастся ли найти материал формообразователя, обладающий химической стойкостью при температуре расплава. Для примера рассмотрим некоторые имеющиеся в настоящее время результаты использования различных материалов формообразователей при выращивании способом Степанова кристаллов германия, кремния, арсенида галлия и окиси алюминия. [c.122]

Германий — первый материал, для которого был разработан технологический процесс получения профилированных монокристаллов способом Степанова и по которому выполнено наибольшее количество экспериментальных работ. Актуальность профилирования кристаллов Ge особенно высока в связи с большой дефицитностью германиевого сырья. Вопросы применения профилированных кристаллов германия частично рассмотрены в главе 5. Дополнительно можно отметить следующее. [c.221]

Способ Степанова в настоящее время стал основным направлением в решении проблемы получения профилированных монокристаллов. Он находит широкое применение в СССР и за рубежом при выращивании профилированных кристаллов германия и сапфира для полупроводниковой техники, оптики, светотехники и при получении кремния для создания солнечных элементов. Показаны перспективность способа для выращивания профилированных монокристаллов многих других материалов и возможность расширения сфер применения их. Однако для этого следует расширить поиск новых материалов для формообразователей, не взаимодействующих с расплавом. Необходимы работы по внедрению способа в производство изделий из металлов и сплавов поликристаллической структуры. Организация производства изделий способом Степанова в случае легких металлов и сплавов наиболее рациональна при получении тонкостенных профилей, профилей сложных, замкнутых форм, которые трудно или невозможно получить деформационными и традиционными литейными приемами. Целесообразно применение способа также для получения изделий из тугоплавких, труднообрабатываемых металлов и сплавов, а также из композиционных материалов. [c.256]

Введение в кристаллический кремний примесных атомов фосфора, имеющих по пять валентных электронов, также нарушает энергетическую однородность кристалла. В этих условиях каждый атом фосфора уже при сообщении ему энергии порядка 4,4 кДж/моль способен ионизироваться, перебрасывая один из своих электронов в зону проводимости и превращаясь в положительно заряженный ион. Аналогично ведут себя в кристаллах кремния и германия примесные атомы мышьяка, сурьмы и золота, обычно называемые донорными примесями. Для получения полупроводника с определенной концентрацией носителей (электронов или дырок) необходимо, чтобы количество собственных переносчиков тока в кристалле было примерно на два порядка ниже. [c.89]

Рабе [518] рассмотрел возможности получения чистого германия физическими методами (зонной плавкой,зонной ликвацией, методом Бриджмена и методом Чохральского) и дал некоторые практические рекомендации. Опубликован способ получения кристаллов германия для полупроводниковых выпрямителей сплавлением определенного количества Gee другими элементами (Sn, Sb, Bi, d, Zn, Al, Au, Ag), хорошо смешивающимися с германием в жидком и не смешивающимися в твердом состоянии. Металлы в данном случае являются очищающими агентами для германия, связывающими примеси в момент плавления. Выделение чистых кристаллов Ge из затвердевшей массы осуществляется при помощи селективных растворителей, например концентрированной НС1 [519]. Приведены условия выделения германия из раствора при помощи таннина или галловой кислоты [523]. Удаление радиоактивных примесей из германия Барабошкин [5201 рекомендует проводить двумя путями либо двукратным осаждением в виде GeSj с последующим растворением в NH4OH, либо удалением Ge в виде Ge b- [c.414]

Еще в 1938 г. впервые, при разработке способа получения изделий из расплава, А. В. Степановым были выращены монокристаллические пластины шириной 20 мм, толщиной около 0.5 мм из цинка, свинца, олова [18]. Эти работы были в 1941 г. прерваны войной. В первых послевоенных публикациях, посвященных проблеме получения металлических изделий из расплава, вновь отмечалось, что кристаллическая структура изделий в виде листов, прутков зависит от режимов процесса. Подбор этих режимов позволил получить монокристаллические ленты цинка [4] и монокристаллы в виде пластинок из щелочно-галоидных соединений [19, 20]. Позднее способ был успешно применен для кристаллизации лент германия, что дало возможность предложить его для изготовления профилированных кристаллов полупроводниковых материалов [21, 22]. Работа по выращиванию монокристаллических лент германия явилась началом систематического, целенаправленного изучения проблемы получения кристаллов германия разной формы [23], а затем и других полупроводников. Это исследование основывалось на общих принципах формообра- [c.12]

На рис. 69,а представлена схема нагревателя наиболее распространенного в практике получения монокристаллов германия. В процессе работы с ним было замечено, что чем глубже тигель погружался в нагреватель, тем режим выращивания становился более неустойчивым. При значениях к = —5,0-н 20,0 вырастить кристалл с постоянным диаметром представляло нсклю- [c.207]

Ноими и сотр. [5241 разработали лабораторный метод получения монокристаллов германия восстановлением ОеОг в атмосфере водорода с последующей очисткой зонной плавкой. Ориентированные кристаллы германия получены из газовой фазы в результате термического разложения ЪеН4 [525]. Известны и другие способы очистки германия [424, 432, 434, 439, 461, 466, 52 -533]. [c.414]

Кривые спектральной чувствительности, полученные Ньюманом [60[ для кристаллов германия типов р я п, [c.262]

После обжига медных сульфидных руд при 400—600 °С до получения USO4 германий удаляют водой или серной кислотой. После упаривания раствора основное количество меди выделяется в виде кристаллов сульфата. К маточному раствору добавляют соляную кислоту и отгоняют образующийся Ge l4 [1009]. [c.357]

Исхддный германий растворяют в соляной кислоте для отделения примесей. Полученный четыреххлористый германий дистиллируют в присутствии хлора для удаления следов мышьяка, а затем гидролизуют. Выпавшую в осадок двуокись германия после промывки и просушки восстанавливают водородом при температуре между 650 и 675° С. Полученный в виде порошка германий сплавляют и подвергают зонной кристаллизации (эти процессы часто совмещают в одном аппарате). Затем к очищенному германию добавляют в заданном количестве необходимую примесь, расплавляют в инертной атмосфере и с применением затраики вытягивают из расплава монокристаллический образец. Затравкой задается ориентация кристалла. [c.73]

Предполагается, что в случае любого соединения можно определить предельные конфигурации (ковалентную и ионную) и распределение электронов в подобных формулах. Случай чистой ионной связи никаких трудностей не представляет, так как распределение определено правилом октета и необходимость приведения электронной формулы атома Цинтля к формуле следующего за ним в периодической таблице инертного газа дает формулы такие, как Ga +As , ZnHS -, Pb +S , Na l и т. д. Случай ковалентной связи менее прост. Мы видели (см. гл. II, 3), что для внедрения в систему ковалентных связей атом примеси должен был полностью принять электронную формулу своего хозяина. Именно так Шокли 37] и затем Риз [29] описали атом мыщьяка AS+, внедренный в систему связей гибридными орбитами sp3 кристалла германия или кремния. Полинг [11], с другой стороны, рассматривал возможность обозначать химическими символами формальные заряды, соответствующие полученному размещению, поделив электроны общих пар поровну между связанными атомами, и 0 бозначал таким образом окись триметил-амина РзК+0 . [c.50]

Интенсивность спектра второго порядка, полученного при помощи кристаллов кремния или германия, вырезанных параллельно плоскости 111, достаточно мала. Такие кристаллы применяли для исследования систем ниобий — тантал и цирконий — гафний, где спектры второго порядка представляют собой существенные помехи [20]. Кристаллы кремния и германия обладают хорошими качествами и имеются в продаже. Возможность применения этих кристаллов была изучена и найдены следующие данные пптен-си1шость линии Ni/ia, полученной с использованием кристалла германия, составляет 50% от интенсивности той ке линии, полученной с кристаллом LiF. Кремний отражает примерно 75% интенсивности по сравнению с LiF для линии той же длины волны. Полуширина линий составляла 0,2 (20) для кристалла кремния но сравнению с 0,3 (20) для кристаллов германия и LiF. [c.224]

В табл. 1.5 представлены вещества, полученные в виде монокристаллов, и указаны методы выращивания монокристаллов. Размеры и совершенство кристаллов значительно различаются. Самыми крупными, бесспорно, являются кристаллы АОР (аммоний дигидрофосфата) и НОТ (этилендиаминтартрата), выращенные из водного раствора, а наиболее совершенными — кристаллы германия и кремния, вытянутые из расплава при соблюдении особых предосторожностей (разд. 1.4.2.4). [c.48]

Оборудование для получения профилированных кристаллов германия. Внедрение промышленной технологии выращивания профилированных монокристаллов способом Степанова в производство было осуществлено впервые в мировой практике применительно к германию. Для этих работ были переоборудованы установки типа Редмет-8 , предназначенные для выращивания кристаллов методом Чохральского. Кроме того, разработаны специализированные установки Редмет-9М и ОКБ-8062 (см. табл. 6). При создании установок, предназначенных для выращивания профилированных монокристаллов способом Степанова, был разработан ряд конструкций тепловых технологических зон или формообразующих устройств. Их можно подразделить как по форме (круглые и прямоугольные), так и по конструктивным признакам. [c.133]

Интересными представляются и результаты исследования по выращиванию эпитаксиальных слоев германия восстановлением его тетрахлорида на германиевых подложках из лент и прямоугольных кристаллов германия, полученных способом Степанова [365, 264]. В работе [365], где эпитаксия производилась на ленты-подложки сечением 65x30 мм, толщиной 0.35-f-0.40 мм, выращенные в направлении [110], установлено практически почти полное отсутствие дефектов упаковки в эпитаксиальных слоях. При выращивании эпитаксиальных слоев на прямоугольные подложки [264] получили структуры с разбросом по толщине не более 15%, а по величине удельного сопротивления 12%, т.е. не хуже, чем при выращивании на круглые подложки. В то же время применение заготовок прямоугольной формы может обеспечить более полное использование поверхности подложки, сокращение отходов с существенным экономическим эффектом. [c.222]

Наибольший объем внедрения новой технологии достигнут для германия. Отработана промышленная технология получения кристаллов в виде лент, пластин, труб, стержней круглого сечения, в том числе технология группового выращивания. Развита методика выращивания крупногабаритных цилиндрических монокристаллов с диаметром до 300 мм. Изучено влияние технологических факторов и легирования на форму, структуру, особенности распределения примесей и электрические свойства профилированных кристаллов. Для контроля электрических свойств профилированных кристаллов потребовалось разработать специальные методы измерени удельного сопротивления и коэффициента Холла. Установлено, что структура и свойства выращиваемых в промышленных условиях профилированных монокристаллов германия обеснечивают возможность их применения для изготовления высокочастотных транзисторов, тензорезисторов, монохроматоров и анализаторов рентгеновского излучения, подложек эпитаксиальных структур, для инфракрасной оптики и оптоэлектроники, в качестве подложек для термического разложения моногермана. Для дальнейшего совершенствования структуры и свойств профилированных кристаллов германия необходимы более детальные исследования распределения в них легирующих примесей в процессе кристаллизации способом Степанова. [c.255]