Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Монокристаллическая затравка

    Если в правом конце лодочки поместить монокристаллическую затравку и образовать одну зону плавления непосредственно рядом с затравкой, то, перемещая зону плавления влево, можно получить весь слиток германия в виде монокристалла с ориентацией кристаллографических плоскостей, какие имела затравка. Если в расплавленную зону ввести легирующую примесь с К <. 1, например 1п, то при прохождении зоны расплава вдоль всего слитка можно достигнуть равномерного распределения примеси и получить образцы с определенным типом проводимости и с определенной концентрацией подвижных носителей заряда в примесном полупроводнике. [c.262]


    Повторяя перемещение расплавленной зоны снизу вверх, очищают кремний от примесей, для которых К < 1. Эти примеси собираются в верхней части стержня. Если снизу под поликристаллическим образцом кремния поместить монокристаллическую затравку, то перемещением зоны плавления от затравки вдоль всего стержня можно превратить весь образец в монокристалл подобно тому, как это описано для германия в 1. Однако бор не удаляется и этим методом. В таких случаях большое значение приобретают методы очистки вещества в виде какого-либо из его соединений. [c.263]

    Мелкокристаллический фосфид галлия может быть превращен в поликристаллический и даже в монокристаллический слиток методом движущегося растворителя. В нижнюю часть трубки помещают монокристаллическую затравку, поверх нее — слой галлия, остальную часть трубки заполняют исходным материалом. Расплавленный галлий, нагреваемый высокочастотным индуктором, перемещают с малой скоростью в направлении питающего материала. При этом мелкозернистый фосфид растворяется в расплаве, находящемся в зоне, затем кристаллизуется на затравке [127]. [c.275]

    Образование блоков в кристалле предотвращается выращиванием его на монокристаллическую затравку со стадией перетяжки , т. е. сужением диаметра кристалла в начале выращивания до 2—3 мм. Во всех кристаллах наблюдаются дислокации. В большинстве случаев эти дислокации направлены нормально к поверхности фронта кристаллизации. Это устанавливается наблюдением за расположением дислокационных ямок, выявленных травлением на серии поперечных срезов кристаллов. Дислокации, зарожденные в зоне резкой смены выпуклой формы фронта кристаллизации на плоскую, ориентируются чаще всего параллельно оси роста, проходя через весь кристалл. При выращивании кристаллов с коническим фронтом кристаллизации дислокации, ориентированные также перпендикулярно фронту кристаллизации, постепенно выводятся на поверхность кристалла. [c.207]

    Проведены исследования зависимости степени развития граней на боковой поверхности кристаллов ИАГ от вертикальных температурных градиентов и ориентировки кристаллов. Использовались монокристаллические затравки, ориентированные по основным кристаллографическим направлениям с низкими индексами [100], [110], [111]. Кристаллы выращивались на установке Донец-3 из иридиевых тиглей / т = 2,0 см в среде азота (Р=1- 10 Па) и в условиях вакуума (Р= 1 10 Па). Изменение условий теплоотвода осуществлялось различными вариантами экранирования тигля. Частота вращения кристалла о) = 20—30 мнн , скорость вытягивания 1 = 3—5 мм/ч. В условиях максимальных температурных градиентов происходит наибольшее развитие граней на поверхности кристаллов (табл. 59, рнс, 87). На поверхности конуса расширения кристалла, выращенного на затравку, ориентированную по оси [111], в условиях максимальных температурных градиентов развивается 12 граней. При переходе к заданному диаметру кристалла число граней уменьшается до шести (см. рис. 87). [c.218]


    Очистка металлов кристаллизацией осуществляется двумя основными методами — зонной плавкой и вытягиванием монокристаллов из расплава. Сущность последнего метода состоит в том, что в расплав, находящийся при температуре несколько выше точки плавления, опускают монокристаллическую затравку и затем медленно вытягивают ее вместе с затвердевшим металлом. Примеси концентрируются в верхней или нижней частях вытянутого образца в зависимости от коэффициента распределения (примеси). Процесс повторяется многократно с последующим удалением загрязненной части образца. [c.83]

    Одной из основных задач при выращивании монокристаллов является обеспечение монокристаллического роста. Эта задача решается разными путями. В одних методах используется готовая монокристаллическая затравка, от которой начинается рост монокристалла, в других используются контейнеры, форма которых способствует возникновению монокристаллического зародыша и дальнейшему его росту. Для получения первоначальных затравочных монокристаллов может быть использовано явление анизотропии роста кристаллов [458]. [c.317]

    В последние годы для выращивания монокристаллов из полупроводниковых материалов начали широко применять зонную плавку [9, 10]. При этом обычно используется аппаратура, аналогичная применяемой при обычной зонной очистке, исключая конструкцию контейнера. Форма последнего при выращивании монокристаллов должна позволять использовать готовую монокристаллическую затравку или же один конец контейнера должен иметь форму, способствующую возникновению монокристалла. Процесс может осуществляться как в горизонтальных, так и в вертикальных контейнерах движение зоны должно быть плавным. [c.326]

    Монокристаллическая затравка закрепляется на штоке таким образом, чтобы одна из кристаллографических осей совпадала с осью штока, т. е. с направлением вытягивания кристалла из расплава. Из всех кристаллографических осей выбираются оси с наилучшими условиями кристаллизации. Нижняя часть затравки погружается в расплав, находящийся в очень чистом тигле, и оплавляется для удаления участков, имеющих механические напряжения, которые возникают в поверхностных слоях при выпиливании затравки. Затем затравку начинают приподнимать из расплава. Часть расплава, удерживаемая на затравке силами поверхностного натяжения, приподнимается над поверхностью расплава и затвердевает. Таким образом происходит наращивание кристалла. [c.174]

    Методом зонной плавки можно получать монокристаллические слитки. Если в начале слитка имеется монокристаллическая затравка, то в результате передвижения расплавленной зоны от затравки [c.176]

    При выращивании кристаллов в тигле, расположенном в вертикальной печи сопротивления, невозможность наблюдения за фронтом кристаллизации не позволяет использовать монокристаллические затравки. Большим недостатком этого метода является также то, что растущий кристалл находится в контакте со стенками тигля. Поскольку полупроводниковые материалы характе- [c.289]

    Процессы кристаллизации в горизонтальных лодочках отличаются от кристаллизации в тиглях тем, что, во-первых, механические воздействия тигля на кристалл значительно меньше и, во-вторых, тем, что фронт кристаллизации доступен наблюдению и улучшаются условия обмена летучими компонентами между расплавом и паровой фазой. Возможность визуального наблюдения за положением фронта кристаллизации позволяет использовать монокристаллические затравки. В этом случае исходное положение лодочки в печи должно быть таким, чтобы часть монокристаллической затравки находилась ниже температуры плавления. Управление формой фронта кристаллизации, особенно по вертикали в лодочках хуже, чем в случае вертикально расположенных тиглей, ввиду асимметрии теплоотводов. [c.290]

    В качестве примера приведем выращивание монокристаллов германия на монокристаллических затравках германия при Т = 350° С, 21  [c.627]

    Ориентация монокристалла, роль затравки. Монокристаллическая затравка задает нужную ориентацию выращиваемого монокристалла и, следовательно, его кристаллографическую симметрию в направлении выращивания. Будем обозначать группу симметрии затравки — Например, [c.66]

    На конечной стадии технологии — выращивании монокристаллов— германий дополнительно очищается. Выращивают монокристаллы, как правило, по методу Чохральского. Слитки германия расплавляют в вакууме 1-10 —1-10 мм рт. ст., в атмосфере аргона или водорода. В расплав при температуре немного выше точки плавления германия опускают монокристаллическую затравку. По мере подъема затравки германий кристаллизуется на ней, образуя вытягиваемый из расплава монокристаллический слиток с той же кристаллографической ориентацией,что и исходная затравка (рис. 61). Для перемешивания расплава и выравнивания температуры как тигель, так и затравкодер-жатель с растущим кристаллом вращают в противоположные стороны Полученный таким путем монокристаллический германий имеет электропроводность, близкую к его собственной проводимости (60 Ом-см), т. е. остающиеся в нем примеси почти не сказываются на его электрофизических свойствах, ому отвечает содержание электрически активных примесей порядка Ы0" %. [c.203]


    Метод Бриджмена отличается, например, от метода Чохральского, тем, что закристаллизовывается весь объем расплава, находящегося в цилиндрическом контейнере с коническим дном (рис. 70 а, б). В методе Бриджмена коническое дно контейнера необходимо для образованргя (за счет геометрического отбора) монокристаллической затравки. [c.107]

    Для практического применения в различных типах полупроводниковых приборов требуется германий с монокристаллической структурой. МоаО К,ристаллы германия обычно получают путем вытягивания из тигля на монокристаллическую затравку или методом зонной плавки [326]. [c.103]

    Другой способ получения затравок — путем испарения растворителя (см. ниже). Для получения затравочных кристалликов МОЖНО испарять раствор на часовом стекле или в чашке Петри. В закрытой банке (см. ниже) можно вырашивать кристаллы и без затравки. Зарождение будет происходить на стенках и на дне сосуда, и из полученных кристаллов можно выбрать или вырезать монокристаллические затравки. Иногда имеет смысл в закрытой банке подвесить нитку для образования на ней зародышей, ибо рост кристаллов на ней не будет ничем ограничиваться. [c.280]

    Замкнутый процесс осуществляется следующим образом. В кварцевую трубку на некотором расстоянии др т от друга (- 20 см) помещаются загрузка Ое в виде отдельных кусочков, монокристаллическая затравка и кристаллы йода. После уплотнения трубки загрузка и затравка нагреваются. При этом образуются соединения ОеЛг и GeJ4. Реакция 20eJ2 0eJ4 + Ое протекает слева направо при пониженных температурах ( 400° С), а в обратном направлении — при повыщенных. В работе [123] найдено, что скорость роста слоя существенно увеличивается с ростом концентрации йода. При указанных вьше температурах и концентрации йода 2 скорость роста составляла 75— [c.402]

    Применение разнообразных контейнеров специальной конструкции рис. ХУ-2) позволяет выращивать монойристаллы без монокристаллической затравки [12, 316]. Во всех случаях нижней части контейнеров, где происходит зарождение центров кристаллизации, стремятся придать форму, способствующую процессу отбора одного ив кристалли 1еских зерен и его преимущественному росту. С этой [c.317]

    Рассмотрим технологию процесса кристаллизации. Расположим в одном конце лодочки монокристаллическую затравку, а остальную ее часть заполним поликристаллическим материалом. Поместим лодочку в кварцевую трубку, где создадим атмосферу инертного газа для нагрева используют или узкую печь сопротивления (два — три витка закрученной в спираль проволоки), или двух-, трехвитковый индуктор, питаемый высокочастотным генератором. Эти источники нагрева позволяют создать в монокристаллической затравке узкую зону расплава (рис. 6.5, в). Перемещая источник нагрева вдоль кварцевой трубки, обеспечим передвижение зоны расплава вдоль обрабатываемого слитка. При движении зоны с одного края будет происходить кристаллизация, а с другого — расплавление материала. При использовании монокристаллической затравки создаются условия, позволяющие превратить весь слиток в монокристалл. [c.291]

    Материал М помещается в тигель А, насаженный на конец водоохлаждаемого штока Б-1. Шток Б-1 выводится из камеры через уплотнения Вильсона и при помощи электропривода, расположенного вне камеры, приводится во вращение со строго постоянной скоростью. Шток Б-1 можно также перемещать вверх или вниз для подбора оптихмального положения тигля с расплавом по отношению к нагревательному элементу В. В качестве нагревательного элемента обычно используют печь сопротивления (например, графитовые нагреватели) или источник индукционного вькоко-частотного нагрева. Через уплотнения Вильсона, располол<енные на верхнем фланце камеры соосно с нижним штоком, в камеру вводится водоохлаждаемый шток Б-2. На нижнем конце штока Б-2 при помощи цангового крепления фиксируется монокристаллическая затравка кристаллизуемого материала. При помощи соответствующих электроприводов шток Б-2 может перемещаться вверх и вниз с любой заданной скоростью и вращаться с постоянной скоростью (5—100 об/мин). [c.292]

    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]

    Для того чтобы совместить чистоту бестигельного метода и возможность контроля структурного совершенства монокристаллов, вытягиваемых по методу Чохральского, были предложены различные варианты вытягивания из капли или нз лужи . Используя установку для бестигельной зонной плавки (рис. 6.10, в), закрепим на нижнем штоке 1 слиток 2, например, кремния, достаточно большого диаметра и оплавим его верхний конец на такую глубину, чтобы расплав 3 удерживался силами поверхностного натяжения. К верхнему шкоту 5, снабженному механизмом вытягивания, крепится монокристаллическая затравка 4. Применяя методику выращивания бесдислокационных кристаллов, можно выращивать монокристаллы небольшого диаметра, обладающие высокой чистотой и структурным совершенством. По мере вытягивания необходимо постепенно подавать заготовку в зону нагрева с такой скоростью, чтобы объем расплава оставался постоянным. Подбор скорости введения слитка в зону расплавления является наиболее трудной операцией. [c.304]

    Процесс роста кристалла сам по себе уже является отклонением от равновесных условий и количественно внедрение примесей в кристалл описывается не равновесным коэффициентом распределения, а некоторым эффективным коэффициентом распределения, который определяется как отношение концентрации примесей в твердой фазе к концентрации прикесей в жидкой фазе. Отклонение коэффициента распределения от его равновесного значения вызывается тем, что при направленной кристаллизации жидкая фаза уже не является гомогенной по своему составу. Для того чтобы установить зависимость величины эффективного коэффициента распределения примеси от условий выращивания кристалла, рассмотрим, что происходит на границе раздела между твердой и жидкой фазами. В начальный момент времени концентрация примеси С имеет одно и то же значение по всему объему расплава, если (как принимаем) примесь не испаряется из него. Введем в расплав монокристаллическую затравку из чистого исследуемого материала и начнем выращивание кристалла с некоторой небольшой скоростью. Примем, что коэффициент распределения примеси меньше единицы (К<1). Как только начинается рост кристалла, концентра-308 [c.308]

    Выращивание монокристаллов из вещества некоторого определенного исходного состава в незамкнутой системе, находящейся почти целиком в зоне постоянной температуры. Контейнерные схемы выращивания кристаллов. Очень распространены контейнерные схемы выращивания монокристаллов соединений переменного состава (рис. VI.50, Ъ). Кристалл 81С и т. п. растет внутри камеры, стенки которой состоят из вещества монокристалла. В камеру помещается монокристаллическая затравка или она сама образуется нри медленном перемещении паров и несколько менее нагретым точкам. При этом разность температур зоны испарения и зоны роста может составлять всего несколько градусов. Образование холодных точек в таких случаях определяется расположением экранов, конструкцией нагревателей и т. п. Впуском (допустим, при выращивании карбида кремния) газов (например, азота) или паров (например, бора) можно осуществлять легирование монокристаллов одновременно с их ростом. В советских работах по получению карбида кремния этим путем, напри-лгер в [87], [88], [89], были получены интересные результаты благодаря тщательному установлению точного аппаратурного режима и созданию надежного оборудования, которое, как видно из рис. VI.50, Ъ, достаточно сложно подробное описание см. в оригинальных работах. [c.454]

    В качестве примера приведем выращивание монокристаллов германия на монокристаллических затравках германия при Т = 350° С, причем вещество германия получается за счет разложения дииодида ОеГ.2 = Ое I + Гг - Мопокристаллические слои германия имели толщину 100 мкм. Получался геОе, который отжигом в течение часа переводился в рОе. Кристаллы в данной работе получались средней степени совершенства, что указывает на недостаточный учет и использование физико-химических и кристаллохимических факторов. [c.459]

    Если к химической чистоте выращиваемых кристаллов предъявляются высокие требования, применяют метод зонной плавки (рис. 6.2, в), при этом отсутствует контакт расплава с контейнером. В стержнеобразном образце путем локального нагрева (индукционного, электронным пучком, излучением и т.д.) создают узкую область расплава, не растекающуюся благодаря силам поверхностного натяжения. Медленное перемещение ее по длине стержня приводит к плавлению материала на одной границе расплавленной зоны с одновременной кристаллизацией на другой. При использовании монокристаллической затравки методом зонной плавки можно получить монокристаллический образец из по-ликристаллического стержня. Кроме того, зонная плавка часто используется для очистки кристаллов благодаря различию равновесных концентраций примеси в расплаве и растущем из него кристалле так, при преимущественном концентрировании примесей в расплаве они перемещаются к концу кристалла вместе с расплавленной зоной. Многократное повторение этого метода позволяет получать с каждым разом все более чистый кристалл. [c.240]

    Известны ранние работы, в которых выращивались профилированные кристаллы из расплава с использованием модифицированного метода Чохральского. Так, Гомперц [12] в 1922 г. вытягивал через отверстие в слюдяной пластинке, плавающей на поверхности расплава, проволоку РЬ, 2п, Зп, А1, Сс1 и В1. В ряде опытов проволока имела монокристаллическую структуру. Несколько позднее подобные результаты были получены в работе [13]. В [14] для выратцивания цинка определенной ориелтации впервые применена монокристаллическая затравка. Исследованию ориентации монокристаллических проволок посвящены статьи [15, 16]. В 1928 г. П. Л. Капица применил аналогичный способ для выращивания стерженьков висмута [17]. Формообразование жидкого столба расплава не был0 Ц( ью исследования в этих работах, в них решалась лишь частная техническая задача — получение проволоки и стерженьков. Важное значение формообразователя не рассматривалось авторами. Так, Гомперц считал, что. отверстие в поплавке необходимо лишь для обеспечения отсутствия перетяжек на проволоке, которую можно в принципе вытягивать и обычным методом Чохральского. [c.12]


Смотреть страницы где упоминается термин Монокристаллическая затравка: [c.59]    [c.327]    [c.386]    [c.320]    [c.177]    [c.293]    [c.624]    [c.450]   
Химия и технология ферритов (1983) -- [ c.127 ]




ПОИСК







© 2025 chem21.info Реклама на сайте