Монокристаллов кристаллов выращивание

Важнейшим практическим применением нормальной направленной кристаллизации является производство монокристаллов. Для выращивания монокристаллов используется много методов [66, 67]. Так, например, приведенная на рис. 37 схема установки для проведения процесса нормальной направленной кристаллизации представляет собой собственно схему варианта одного из таких методов — метода Бриджмена [68, 69]. Принцип другого широко используемого метода — метода Чохральского [70, 71] — схематично представлен на рис. 39. В этом методе затравка кристаллического вещества в виде небольшого монокристалла вносится в расплав сверху. На границе между затравкой и расплавом начинает протекать процесс кристаллизации, вследствие чего размер кристалла-затравки увеличивается. Для того чтобы фронт кристаллизации всегда находился в верхнем слое расплава, рас- [c.186]

Получение монокристаллов ферритов может осуществляться всеми известными методами, которые, как обычно, подразделяются в соответствии с тем, какая среда является материнской для растущего кристалла выращивание из газовой (паровой) фазы, выращивание из растворов, выращивание из расплавов, выращивание в твердой фазе. [c.126]

Выращивание из расплава. В исходном, старом способе монокристалл выращивается в тигле или лодочке (рис. УИ1.49, а и с). Для создания затравки охлаждению подвергается острый край сосуда, чтобы возникло минимальное количество зародышей. Форма, показанная на рис. УИ1.49, Ь, предусматривает, что в случае возникновения нескольких зародышей только один прорастет в пробирку, как бы сквозь диафрагму, и вся масса в основной части пробирки закристаллизуется в монокристалл. Для выращивания кристаллов пробирки нагреваются в двухзонных печах с тем, чтобы регулировать степень охлаждения конца, где должен возникнуть зародыш (рис. УП1.49, й). Применяется также метод температурного градиента в однозонной печи (рис. УП1.50). [c.611]

В монографии рассмотрены вопросы фазового равновесия при переходе веществ из жидкого состояния в кристаллическое, кинетические закономерности образования и роста кристаллов. Обсуждены особенности теплообмена при охлаждении различных расплавов. Приведена классификация методов кристаллизации расплавов. Проанализированы особенности различных технологических методов кристаллизации расплавов, в том числе методов отверждения расплавов, фракционной кристаллизации, очистки веществ от примесей и выращивания монокристаллов. Рассмотрены вопросы аппаратурного оформления разных процессов кристаллизации расплавов. [c.728]

Выберите хорошо сформированный кристалл квасцов, перевяжите его тонкой нитью и опустите в стакан с маточным раствором. Второй конец нити закрепите на стеклянной палочке, которую положите горизонтально на стакан и оставьте до следующего занятия для выращивания монокристалла хромокалиевых квасцов более крупного размера. [c.158]

Геометрические размеры и качество кристалла существенно зависят от скорости выращивания и температуры. Обычно скорость вытягивания кристалла составляет 0,1—2 мм/мин. Увеличение температуры приводит к сокращению фронта кристаллизации и уменьшению диаметра растущего кристалла, вплоть до полного отрыва его от расплава, а уменьшение температуры— к увеличению диаметра монокристалла и скорости выращивания. Однако при высокой скорости выращивания кристалла увеличивается количество захваченных примесей. [c.58]

Распределение температуры в расплаве и растущем кристалле имеет очень большое значение. Наиболее благоприятные условия для роста совершенного чистого монокристалла создаются тогда, когда температурный градиент вдоль оси слитка сравнительно высокий, а радиальные градиенты как в расплаве, так и в растущем монокристалле сведены к минимуму. Радиальные температурные градиенты существенно влияют на форму фронта кристаллизации, т. е. поверхности раздела кристалл— расплав. Отвод тепла от жидкого столбика, тянущегося за кристаллом, осуществляется через наружные слои. В этом случае фронт кристаллизации имеет выпуклую форму. Вогнутая поверхность образуется в конце процесса выращивания, когда расплава в тигле остается мало и растущая часть слитка оказывается в области высоких температур. [c.58]

СКИХ деформаций сдвига. Это вызовет при охлаждении кристал- лов образование структурных дефектов — дислокаций, плотность которых только по этой причине может достигнуть весьма больших значений (до 10 м" ). Структурные дефекты, как известно, ухудшают свойства кристаллов, поэтому при выращивании монокристаллов предпринимают различные меры, чтобы поверхность раздела кристалл — расплав имела плоскую форму. Сохранение плоского фронта кристаллизации важно также для равномерного распределения примесей в поперечном сечении монокристалла. Чтобы избежать этих недостатков и создать достаточно однородное распределение температуры в расплаве и кристалле, последний в процессе роста вращают со скоростью до 50 об/мин, а тигель вращают в обратном направлении со скоростью до 30 об/мип. [c.59]

Схема установки для выращивания монокристаллов кремния (германия) приведена на рис. 2.5. Рабочее пространство для выращивания кристалла представляет собой вакуумную камеру 1 с двумя крышками — верхней 2 и нижней 3. Через нижнюю крышку вводится шток 4, на котором крепятся тигель 5 и электроды 6, подводящие питание к нагревателю 7 тигля. Тигель 5 выполнен из чистого графита. Через верхнюю крышку вводится охлажденный шток 8, на котором закрепляется затравка 9. Верхний шток центрирован относительно тигля с расплавом. Для хорошего перемешивания расплава оба штока соединены с механизмами, обеспечивающими их поступательное и вращательное движение в любом направлении. [c.60]

После выращивания монокристалла выключают вращение И подъем штоков, отключают питание нагревателя тигля и охлаждают систему. Когда температура кристалла достигнет 100°С, отключают систему откачки (закрывают вентиль Ki) [c.60]

Металлы имеют кристаллическое строение. Они кристаллизуются не только при застывании из расплава, но и при электролитическом выделении при температурах на тысячу градусов ниже их температуры плавления. В сплошном куске металла кристаллы его расположены случайным образом, их очертания имеют неправильную форму (кристаллиты, друзы), но путем медленного выращивания из расплавленного металла можно получить крупный кристалл (монокристалл). Первоначально их получали для легкоплавких металлов (свинца, олова), в настоящее время их получают и для многих других металлов, таких, как медь, вольфрам и др. Такой монокристалл отличается мягкостью, но для разрыва его нужно приложить большие усилия, чем для разрыва стержня такого же диаметра, изготовленного из обыкновенного металла при этом кристалл заметно вытягивается. [c.217]

На том же принципе основан один из способов выращивания монокристалла. Для этого на поверхность расплава, нагретого чуть выше температуры плавления, помещают кристалл данного вещества, который затем медленно поднимают автоматическим устройством (рис. Х-78). Таким путем может быть не только очищено исходное вещество, но и получен его монокристалл значительной величины (например, были получены образцы Ge диаметром 5 см и длиной 18 см или Si диаметром 2 см и длиной 24 см). [c.628]

Простые формы получают при выращивании монокристаллов, т. е. одиночных кристаллов. Природные и промышленные кристаллы, появляющиеся в условиях массовой кристаллизации, могут быть образованы комбинацией (совокупностью) простых форм, и число таких комбинаций не ограничено. Часто такие кристаллы состоят из сростков беспорядочно ориентированных отдельных кристаллических зерен. [c.242]

Особенности и границы применимости метода. Метод выращивания монокристаллов элементарных и сложных полупроводников из расплава, состав которого близок к составу получаемого кристалла, об- [c.84]

Форма отчета. Отчет должен содержать 1) обоснование и краткое описание методики синтеза и выращивания монокристалла 2) графики зависимости р == f(x) и а = f(x) 3) выводы по работе. Кристалл предъявить преподавателю и сохранить для дальнейшей работы. [c.88]

Если тщательно контролировать условия роста, то можно получить монокристаллические слои весьма высокого качества. В этом отношении методы выращивания кристаллов из пара имеют ряд преимуществ перед методами выращивания из расплава. Здесь нет необходимости соблюдать столь строгий температурный режим. Механическое движение частей аппаратуры, вследствие чего часто получаются монокристаллы с искаженной решеткой, при выращивании из пара вообще ненужно. Уменьшить же количество дефектов, наследуемых из подложки, можно тщательной обработкой ее поверхности. В связи с этим особое значение приобретают методы очистки, шлифовки и полирования поверхности подложки. [c.140]

Большое значение в выращивании монокристаллов полупроводников из газовой фазы приобрели в последнее время так называемые транспортные реакции. В них участвует газовая фаза, в потоке которой происходит перенос образующегося вещества из более горячей зоны установки в более холодную, или наоборот. Нужное вещество в какой-то зоне реактора образуется в виде кристаллов, а другие продукты реакции (летучие) и непрореагировавшие исходные вещества выносятся из реактора транспортирующим газом-носителем. Используются разные варианты транспортных реакций. Для примера рассмотрим получение кремния высокой чистоты, основанное на взаимодействии [c.50]

Преимущества его следующие а) невозможность загрязнения кристалла растворителем б) большая скорость выращивания в) простота и возможность получения монокристаллов больших размеров. [c.265]

Монокристаллы, обладающие заданной кристаллографической ориентацией, получают по методу вытягивания. На рис. 57 приведена схема одного из типов применяемых для этой цели установок. В ней весь процесс вытягивания происходит в запаянной кварцевой ампуле. Шток с затравкой перемещается магнитным приводом 1127]. В таких установках получаются наиболее высококачественные кристаллы. Но удобнее в работе и более производительны разборные установки. В приборах с шприцевым уплотнением шток с затравкой соединен с кварцевым поршнем, хорошо пришлифованным к внутренним стенкам камеры, в которой происходит выращивание. В другом типе разборных установок для противодействия диффузии паров мышьяка через затвор создается внешнее давление инертного газа (аргона), что сводит потери мышьяка к минимуму (2—4 г за процесс). Нужное давление паров мышьяка в этих установках поддерживается двух- или трехзонным методом. [c.273]

Выращивание монокристаллов ИАГ для акустоэлектроники проводилось на установке СГВК в вакууме не более 0,01 Па в молибденовых контейнерах-лодочках, вмещающих до 1600 г шихты. В связи с тем что температура плавления ИАГ и редкоземельноалюминиевых гранатов очень близки (в пределах 1930—1980 °С) режим работы установок при синтезе технических гранатов практически не отличается от таковых при производстве ювелирных кристаллов. Выращивание велось на ориентированную затравку, скорости кристаллизации варьировались в зависимости от составов и концентраций, от 2 до 8 мм/ч, скорость охлаждения 85 К/ч. [c.189]

Другой метод состоял в определении толщины кристалла 1 по среднечисловой молекулярной массе кристаллических фрагментов, оставшихся после травления (М ), что позволяло определить / но значению разности 1—1 [45]- Результаты проведенных расчетов для отожженных образцов монокристаллов (выдержка при 125 °С в течение 1,2-10 мин) сопоставляются с аналогичными данными для блочной пленки, приведенными в табл. П1.2. Для монокристаллов, нолученных выращиванием из 0,5%-ного раствора в ксилоле нри 85 °С в течение 15 ч нефракционированного образца полиэтилена, получено значение / = 12, которое существенно меньше, чем для [c.233]

Основы этого метода были заложены старыми работами Жерне [25] и Таммана [87], касающимися кристаллизации расплавленного вещества из узких трубок диаметром порядка 1—2 мм. Эти авторы нашли, что если расплавы переохлаждены до их метастабильной области и с одного конца трубки инициирована кристаллизация, то, хотя мог бы начаться рост многих кристаллов, благодаря специфической ориентации и скорости роста часто находится один такой кристалл, который дает начало растущему вдоль трубки монокристаллу. Проблема выращивания из расплава больших монокристаллов состоит в нахождении надежного метода инициирования зародыша монокристалла и развития его в большом объеме вещества. Инициирование роста в капиллярной трубке достигается по Жерне соприкосновением метастабильного расплава вещества с его твердым кусочком, т. е. тем, что мы теперь называем затравкой по Тамману после этого проводится локальное охлаждение кончика капилляра. Хотя эти методы инициирования роста в расплавах применяются и в настоящее время, для получения хороших монокристаллов были предложены различные способы контроля за ходом роста. [c.225]

Для получения карбида кремния полупроводникового качества необходима высокая чистота синтезируемого материала и изготовление его в виде монокристаллов. Методы выращивания из расплавов в данном случае неприменимы (Si интенсивно возгоняется до достижения точки плавления при Гa 2500°С), поэтому возможны методы выращивания из паровой фазы и из растворов. Было показано, что кристаллы Si можно выращивать из его растворов в хроме, никеле и других металлах. Однако при этом кристаллы невоспроизводимы по свойствам и геометрии. Основным методом получения монокристаллов Si яв- [c.447]

Плавление исходных материалов в печах осуществляется 1) для получения расплавов с целью последующего (внепечного) придания им заданных форм б) получения сплавов и твердых растворов заданного химического состава и физических свойств в) термического ликвационного рафинирования расплавленных металлов за счет выделения примесей вследствие уменьшения их растворимости в сплаве при понижении температуры и выплавления примесей из кристаллов сплава при нагревании г) направленной кристаллизации и зонной плавки для выращивания монокристаллов и глубокой очистки металлов, идущих на производство прецизионных сплявпа----- - [c.17]

Большое влияние на процесс кристаллообразования в расплаве оказывают различные примеси. Особенно важную роль в этом отношении играют механические примеси, находящиеся в расплаве в виде взвешенных частиц микронного и субмикронного размера и играющие роль затравки при образовании зародышей. Последнее объясняется тем, что работа образования зародышей на готовой поверхности (гетерогенное зародышеоб-разование) меньше, чем работа флуктуативного образования зародышей (гомогенное зародышеобразование) в объеме расплава. Такое гетерогенное зародышеобразование возможно лишь, когда расплав является лиофильным по отношению к поверхности частицы. Возникающий на ней в этом случае адсорбционный слой вызывает соответствующее структурирование прилегающего расплава, что приводит к облегчению образования зародышей на данной поверхности по отношению к зародыше-образованию в объеме расплава. Вследствие этого начало кристаллообразования обычно смещается в сторону меньших переохлаждений по сравнению с тем, что было бы, если бы исходный расплав был тщательно очищен от взвешенных частиц. Аналогичное явление имеет место и в случае кристаллизации на специально вводимых в расплав затравочных кристаллах, что широко применяется в различных способах выращивания монокристаллов. [c.109]

Здесь будет изложена идея простейшего устройства этого типа, так называемого плоскостного транзистора. Основой усилителя являются монокристаллы германия. Введением примеси во время выращивания кристалла или на основе диффузии в готовый образец, в нем создается прослойка /7-0е между двумя слоями /г-Ое (рис. ХХП1.9). [c.522]

Важной проблемой в области синтеза алмаза является разработка метода выращивания кристаллов, пригодных для ювелирной промышленности. В 1970 г. удалось впервые вырастить монокристаллы алмаза сбвер-шенной огранки и чистой воды размером 6 мм. Они были неотличимы от природных алмазов, из которых изготовляются бриллианты. Их получили в очень сложной аппаратуре, поддерживая с большой тщательностью постоянными давление и температуру в течение почти недельного срока. Стоимость такого синтетического алмаза оказалась в 6—8 раз больше природного алмаза аналогичного качества. Таким образом, в настоящее время синтез ювелирных алмазов — проблема для практического использования нерешенная. [c.144]

Жидкие кристаллы диамагнитны. Их магнитная восприимчивость вдоль длинной оси молекул больше, чем в перпендикулярном направлении. Благодаря этой особенности молекулы жидких кристаллов в магнитном поле ориентируются вдоль его силовых линий. Практически полная ориентация достигается в слабых магнитных полях. Тонкий слой ориентированного магнитным полем жидкого кристалла по свойствам аналогичен пластине, вырезанной из твердого монокристалла. Это свойство нематической фазы создает очень простой способ получения жидких монокристаллов прн помощи воздействий магнитного поля, в то время как выращивание твердых монокристаллов сталкивается со значительными трудностями. [c.245]

Для однородности свойств монокристалла одинаково нежелательна ни вогнутая, ни выпуклая поверхность раздела. В зависимости от формы фронта кристаллизации в центральных частях кристалла будут возникать термические сжимающие или растягивающие напряжения, которые при достаточно высоких температурах выращивания приведут к появлению пластнче- [c.58]

Кристаллы со структурой алмаза (германий, кремний, арсенид галлия и др.) как при естественном росте, так и прн искусственном выращивании стремятся принять октаэдрическую форму. Это стремление проявляется в том, что при выращивании кристаллов вытягиванием из расплава монокристалл растет не в форме правильного цилиндра с гладкой поверхностью, а имеет на ней более или менее широкие полосы, распределенные по периметру поперечного сечения строго в соответствии с ориентировкой. Если монокристалл ориентирован по осп роста параллельно направлению (III), то хорошо просматриваются три вертикальные полосы, расположенные сим-ме рично через 120°. При направлении роста (100) образуются четыре вертикальные полосы, расположенные на цилиндрической поверхности через 90°. Внешние признаки такого рода могут быть использованы при определении кристаллографической [c.59]

Приборы, посуда и реактивы установка для выращивания кристаллов чашка Петри, пинцет кремний или германий, блочный или поликристаллический, марки КП (ГП) монокристалл кремния или германия 0,5 г (затравка), 3%-ный раствор Н2О2, раствор NaOH. [c.60]

Особенности и границы применимости метода. Метод газотранспортных реакций относится к числу химических. Этот метод с.пужит не. только способом получения, но может также использоваться для глубокой очистки, выращивания монокристаллов, пленок и эпитаксиальных слоев К достоинствам метода относятся простота аппара-lypHoro оформления возможность управления составом равтущего кристалла менее жесткие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. [c.75]

К числу недостатков следует отнести сравнительно небольшие еко-рости роста кристалла. Кроме того, в результате газотранспортных процесчюв получаются, как правило, кристаллы небольшого размера. Все процессы—и синтез, и очистка, и выращивание монокристаллов — возможны лишь при наличии подходящей транспортной реакции, протекающей с приемлемой скоростью Для ряда веществ такие реакции еще не найдены. [c.75]

Все это справедливо для одиночных кристаллов (монокристаллов), линейные размеры которых достигают нескольких десятков сантиметров. В полупроводниковой технике выращивание монокристаллов — одна из важнейших задач (см. гл. X). При быстром охлаждении расплавов обычно получаются поликристаллические тела с размерами зерен в них от 10" до 10 мкм. В поликристаллических телах произвольность ориентировки отдельных зерен приводит к статисти- [c.116]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология