Чохральского метод получения монокристаллов

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]

Получение монокристаллов вытягиванием из расплава по методу Чохральского обеспечивает контролируемое содержание примесей по длине кристалла и сохранение совершенной кристаллической структуры. Схематически процесс вытягивания монокристалла показан на рис. 65. [c.174]

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]

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]

Приведенные выше решения задач теплопроводности для движущегося полубесконечного стержня могут быть использованы для нахождения распределения температуры в растущих кристаллах, а также при анализе некоторых других тепловых задач, возникающих при получении монокристаллов по методу Чохральского. Рассмотрим случай, когда внутренние источники тепла отсутствуют. Если /1>8гц, то температурное поле в кристалле можно считать стационарным. В данном случае можно использовать решения задач теплопроводности (V.87) и (V.93), полагая в них ( в = 0. Для подсчета температуры по этим формулам нужно знать а, и физические параметры материала кристалла X, р и а. Последние в решения входят как постоянные. Физические параметры германия X, р и й в расчетных формулах были взяты при температуре кристаллизации. Линейный закон теплообмена с боковой поверхности кристалла был принят для возможности получить точное решение сформулированной задачи. В действительности тепло с боковой поверхности кристалла отдается в основном путем излучения. Поэтому а и /о.с в рассматриваемом случае являются величинами условными и одна из них может быть принята такой, чтобы при этом не нарушался физический смысл процесса теплообмена, В общем случае для любой системы экранирования значения а могут быть получены из расчета лучистого теплообмена элемента кристалла со всеми окружающими его поверхно- [c.155]

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. 186. [c.436]

Получение монокристаллов теллура по методу Чохральского. [c.342]

Широко распространенным методом выращивания монокристаллов является способ Чохральского. Он предусматривает кристаллизацию столба жидкого материала, вытягиваемого из расплава, т. е. кристаллизацию вне стенок сосуда, что важно с точки зрения получения совершенной структуры кристалла. Выращиваемый слиток при этом имеет неопределенную форму. В принципе можно [c.11]

Применение. Получение монокристаллов постоянного диаметра было и остается одной из основных задач полупроводниковой металлургии. И если метод Чохральского позволяет получать серийные монокристаллы для полупроводниковой радиоэлектроники (подлежащие в дальнейшем раскрою) диаметром (25-г 30)+ 1 мм или крупногабаритные монокристаллы с еще большими колебаниями диаметра для оптических целей и ядер-ной спектроскопии, то проблема выращивания монокристаллов, строго отвечающих по форме и размерам исходному кристаллу при производстве мощных высокочастотных транзисторов, требует принципиально иного технического решения. [c.161]

Еще одним важным направлением проводимых исследований является получение лазерных монокристаллов и рентгенографические исследования их состава и структуры. Изучена структура полученных методом Чохральского монокристаллов кальцийсодержащих редкоземельных боратов, номинально чистых и активированных УЬ, Er, Се. Исследованы оксидные лазерные кристаллы семейства мелилита. [c.158]

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

Формула (IV.1) проверена экспериментально при фотографировании процесса вытягивания из расплава по методу Чохральского монокристаллов германия [34]. Высота столба расплава и диаметр кристалла определялись по отсчетному устройству непосредственно в процессе опыта, краевой угол а— из фотографии (рис. 31). Полученные таким образом величины уо хорошо ложатся на теоретическую кривую, соответствующую значениям кра- [c.98]

Монокристаллы, полученные методом Чохральского, как правило, неоднородны по составу и электрофизическим свойствам. Величина удельного сопротивления, например, непостоянна по длине и радиусу слитка. В реальном кристалле пространственная решетка всегда в некоторой степени несовершенна, содержит структурные дефекты. Неоднородность, вызывающая изменение электрофизических свойств Б монокристалле по длине, определяется основными законами фазовых превращений в многокомпонентных системах. Эти закономерные нарушения однородности могут быть названы сегрегационными нарушениями постоянства состава и связаны с обеднением или обогащением расплава примесью в зависимости от коэффициента распределения (7(>1,0 или /(<1,0) [74]. Нужно отметить, что закономерности сегрегационного нарушения свойства достаточно хорошо изучены. Предложен ряд способов, использование которых позволяет получать монокристаллы с равномерными свойствами по длине. Идея этих методов главным образом сводится к поддержанию постоянства состава расплава за счет подпитки его или жидким материалом, или путем расплавления специально приготовленного кристалла. Впервые принципы подпитки были сформулированы Д. А. Петровым [39]. [c.203]

Еще один метод получения монокристалла был указан Чохральским ( zo hral-ski, 1917). Он заключается в том, что кристаллическое зерно вытягивают из расплава с такой скоростью, с которой происходит кристаллизация. [c.608]

В качестве конкретного примера анализа влияния различных факторов на условия выращивания кристаллов из расплава рассмотрим один из тигельных методов получения монокристаллов из жидкой одиокомпопеитпой фазы — метод Чохральского, представляющий по существу разновидность метода направленной кристаллизации — метода Бриджмена (в котором отсутствует относительное движение жидкости и растущего кристалла, а происходит движение тигля относительно нагревательного устройства или наоборот). В методе Чохральского растущий на затравке монокристалл постепенно вытягивается из расплава (рис. 4.9) при непрерывном вращении кристалла, а иногда и тигля в противоположном направлении. [c.137]

Такие же требования должны предъявляться и к эпитаксиальным пленкам. Однако необходимо отметить весьма существенные различия между обычными методами получения монокристаллов кремния из расплавов и методом водородного восстановления хлоридов. Уже отмечалось, что для выращивания монокристаллов по методу Чохральского кремний-сырец, получаемый методом водородного восстановления чистого тетрахлорида кремния, предварительно подвергается очистке методом зонной плавки. Очевидно, что в эпитаксиальной технологии отсутствует возможность какой бы то ни было дополйительной очистки полученного материала — пленки. Следовательно, требование к чистоте исходных материалов (51014 и Иг) и главное, [c.430]

Таким образом, в результате анализа возможных методов получения монокристаллов карбидов вольфрама можно сделать вывод, что основное внимание уделяется получению кристаллов монокарбнда вольфрама. Наиболее перспективным методом их выращивания является модифицированный метод Чохральского с использованием вспомогательной металлической ванны, плавящейся при сравнительно низкой температуре (в случае применения кобальта в соответствии с диаграммой состояния Со— С температура плавления эвтектики составляет около 1360° С). Такие кристаллы имеют практически стехиометрическое содержание углерода при незначительном содержании примесей кобальта, причем при понижении концентрации УС в расплаве их качество повышается. [c.102]

Получение монокристаллов но методу Чохральского сопровождается непрерывным рассеиванием теплоты с его поверхности, в результате чего в слитке возникают градиенты температуры, величина которых зависит от интенсивности его охлаждения. Большие градиенты температуры могут вызвать значительные термонапряжения в кристалле. Если последние превысят предел упругости материала, то создадутся условия для образования дислокаций и других несовершенств монокрис-таллической структуры. Учитывая, что охлаждение монокристаллов происходит в интервале температур, включающем и область пластического состояния материала, отмеченная причина возникновения дефектов в монокристалле становится очевидной. [c.109]

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]

По методу Чохральского были получены монокристаллы муллита (2А12О3 5102) диаметром до 2 см и длиной до 6 см [44]. Процесс осуществлялся в атмосфере азота при нормальном атмосферном давлении газа с точным программным контролем нагрева (рис. 49). Вертикальная скорость протяжки составляла 1,5 мм/ч, частота вращения затравки 10 мин . Во всех экспериментах рост монокристалла осуществлялся вдоль оси С. Полученный продукт диагностирован оптическим и рентгеновским анализами. Был подтвержден конгруэнтный характер плавления муллита. [c.149]

Метод горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК) представляет собой разновидность метода Бриджмена — Стокбаргера в горизонтальном варианте. Этот метод широко развит в нашей стране благодаря работам X. С. Багдасарова и его коллег по созданию ростового оборудования и разработке технологий выращивания на нем крупных монокристаллов высокотемпературных соединений иттрий-алюминиевого граната и корунда [3, 4, 5]. К достоинствам этого метода можно отнести возможность использования в качестве контейнерного материала молибдена — менее дорогостоящего и дефицитного по сравнению с иридием, применяемым в методе Чохральского возможность получения крупных пластинообразных монокристаллов относительную техническую и технологическую простоту исполнения. Основной недостаток метода ГНК —наличие контакта выращиваемого монокристалла с контейнером, с чем связано загрязнение расплава и возникновение в кристалле остаточных напряжений, трещин. [c.169]

Э. м. иолучают различными методами. Водорастворимые монокристаллы группы дигидрофосфата калия выращивают из водных растворов при снижении т-ры. Тугоплавкие кристаллы титаната бария, ниобата и танталата лития и др. получают пз раствора в расплаве флюсов, из расплава по Чохральскому и т. п. Э. м. применяют для модуляции света прп передаче и записи информации, в лазерной технике для управления добротностью резонаторов с целью получения сверхмощных импульсов света и для перестройки частоты, в электрооптических затворах для скоростной киносъемки, в светолокационных дальномерах, для измерения напряжения, в светозащитных очках для защиты глаз от интенсивных световых вспышек, для отклонения световых пучков, в голографии, оптоэлектронике, в цифровых индикаторах и др. [c.781]

Разумеется, что степень химической неоднородности ферритов зависит от метода их получения. Из числа известных методов синтеза монокристаллов (метод Вернейля [6—8], метод Чохральского [9—11], метод Бриджмена—Стокбаргера [12—14], гидротермальный метод [15, 16], метод рекристаллизации в твердой фазе [17—20] и метод выращивания монокристаллов из расплавленного растворителя [21—24]) наиболее удачным с точки зрения однородности и чистоты получаемого продукта, по-видимому, являются методы Бриджмена — Стокбаргера и гидротермальный [25—30]. Наименее однородные в химическом и механическом отношении образцы получаются методом Вернейля, который тем не менее привлекает внимание исследователей своей простотой и быстротой получения кристаллов. О характере и величине неоднородностей монокристаллов УзРе5 я0ах012 и зРе5 я А1а 012, выращенных из расплавленного растворителя, можно судить, например, из данных табл. 1 [31]. [c.8]

Давление паров мышьяка над расплавом стехиометрического состава, равное 0,976 ат, относительно высокая температура плавления GaAs и взаимодействие галлия с кварцем или графитом являются теми факторами, которые значительно усложняют технологию получения монокристаллов высокого качества. Для получения монокристаллов GaAs осуществляют выращивание монокристаллов из расплавов стехиометрического состава методами Бриджмена, Чохральского и бестигельной зонной плавки, выращивание монокристаллов из растворов-расплавов, содержащих избыток галлия, процессы переноса в паровой фазе. [c.473]

Методы очистки антимонида галлия разработаны еще недостаточно. Мало изучено и поведение примесей при его кристаллофизической очистке. В результате зонной плавки получается материал, содержащий примеси, природу которых определить не удается. Вследствие этого зонную плавку антимонида проводят только с целью гомогенизации образцов. Для этого достаточно 2—4 прохода зоны во встречных направлениях со скоростью менее 2 см/ч. Монокристаллы антимонида выращивают по методу Чохральского в атмосфере водорода на обычных установках. Выращивание из расплава, обогащенного сурьмой, дает монокристаллы более высокого качества. По-видимому, избыток сурьмы способствует получению более стехиометрических кристаллов, а также, возможно, изменяет коэффициент распределения примеси, который в обычном расплаве близко к единице. [c.276]

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]

Поликристаллич, Ф, производят по технологии получения керамики спеканием (при т-рах от 900 до 1500 °С на воздухе или в спец. атмосфере) смесей оксвдов или карбонатов, совместно упаренных р-ров солей (нитратов, сульфатов, двойных сульфатов типа шенитов) или совместно осажденных гвдроксвдов, оксалатов, карбонатов. Монокристаллы Ф. выращивают методами Вернейля, Чохральского, зонной планки (см. Монокристаллов выращивание) обычно под давлением [c.86]

Получение различных монокристаллов (металлов, полупроводников, диэлектриков) путем разращивания затравочного кристалла в строго контролируемых условиях по сравнению со спонтанным кристаллообразованием предпочтительно. Не составляет исключения и фторфлогопит. Из всех выращиваемых в настоящее время кристаллов, используемых в производстве в промышленных масштабах, фторфлогопит KMgз[AlSiзOlo]F2 наиболее сложен как по составу, так и по технологическим особенностям выращивания. Присутствие в шихте большого количества фторидных соединений, летучих при повышенных температурах, высокая вязкость фторсиликатного расплава, способность слюды разлагаться при нагревании задолго до достижения температуры плавления, совершенная спайность минерала — вот далеко не полный перечень сложностей, с которыми приходится сталкиваться при выращивании фторфлогопита на затравку. Для его выращивания опробованы расплавные методы Чохральского, Киропулоса, Степанова и другие, отвергнутые ранее как бесперспективные. В первую очередь здесь сказывается высокая летучесть фторидных компонентов шихты, что приводит к нарушению стехиометрического состава расплава уже в первые часы синтеза. Различные варианты состава атмосферы в кристаллизаторе (восстановительная, инертная, окислительная) в широком диапазоне давлений не вносят существенных изменений в процесс разложения расплава. [c.51]