Монокристалл расплавленной зоны

Получать его монокристаллы можно зонной плавкой, направленной кристаллизацией, вытягиванием из расплава по Чохральскому. Всюду надо создавать соответствующее давление паров мышьяка. [c.324]

Монокристаллы кремния высокой степени чистоты получают выращиванием в вакууме из расплава и зонной перекристаллизацией. [c.8]

Как известно, кристаллизация из расплава используется для очистки многих веществ, в том числе и таких тугоплавких, как кремний, германий, различных металлов и солей. Однако высокая температура процесса увеличивает вероятность взаимодействия очищаемого вещества с материалом разделительной аппаратуры, что приводит к загрязнению этого вещества. Например, в процессах зонной очистки и выращивании монокристаллов германия он долго находится в расплавленном состоянии при температуре 1000°С в контакте с контейнером (лодочкой). Хотя контейнер обычно изготавливают из графита высокой чистоты, тем не менее оказывается, что в ходе процесса имеет место переход некоторых примесей, содержащихся в графите, в германий. Следовательно, задача подбора подходящих конструкционных материалов в подобных случаях приобретает важное значение. С целью выработки рекомендаций по повышению их качества или замены представляет интерес оценка загрязняющего действия этих материалов. Рассмотрим кратко некоторые оценки загрязнения очищаемого вещества примесью, одноименной с отделяемой. [c.144]

После установления температурного режима печи в нее вводят ампулу, которую при помощи крючков соединяют с мотором и противовесом. Ампула должна целиком помещаться в высокотемпературной зоне печи так, чтобы загруженные компоненты расплавились и произошло их взаимодействие. Температура в этой части печи должна на 40—50°С превышать температуру плавления соединения. После изотермической выдержки в течение 30—40 мин включают мотор, и ампула начинает перемещаться в более холодную зону. Происходит направленная кристаллизация расплава и возможен рост монокристалла. Скорость движения ампулы выбирается в пределах от 0,5 до 3 см/ч. Если при высокой скорости роста монокристалл не образуется, необходимо снизить скорость движения ампулы, одновременно выяснив, нет ли препятствий для равномерного движения ее. Всякого рода толчки и вибрация могут способствовать возникновению побочных центров кристаллизации и порче монокристалла. [c.87]

Для получения многих чистых металлов применяется разложение карбонилов Ре(С0)5, N1(00)4 и др. (см. гл. XII, 7, п. б ), реакции вытеснения металлов и неметаллов из их соединений другими металлами при повышенной температуре (например, получение циркония и титана магнийтермическим методом или монокристаллов кремния с использованием транспортной реакции, описанной в гл. I, 23). Ниже рассматривается использование транспортных реакций для получения монокристаллов полупроводниковых соединений, а также два основных метода очистки и получения монокристаллов вытягиванием из расплавов и зонной плавкой. [c.259]

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]

У монокристаллов селена, полученных из расплава, проводимость и подвижность носителей вдоль цепочек (вдоль кристаллической оси с) в десятки тысяч раз больше, чем в перпендикулярном направлении. Селен — дырочный полупроводник. Вероятно, р-проводимость обусловлена дефектами решетки на концах атомных цепочек. Некоторые примеси (Hg, Т1) уменьшают проводимость селена, вероятно, потому, что они являются донорами, а это приводит к частичной рекомбинации электронов и дырок. Ширина запрещенной зоны серого селена 1,7—1,9 эв, аморфного 2,3 эв. После освещения селена проводимость увеличивается, и требуется некоторое время для того, чтобы проводимость достигла равновесного значения. [c.309]

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]

Для улучшения очистки нужно максимально приблизить величину эффективного коэффициента к равновесному. Для этого по возможности уменьшают скорость кристаллизации (скорость движения зоны или скорость вытягивания) и усиливают перемешивание расплава, из-за чего уменьшается толщина диффузионного слоя. В реальных условиях на процессе отделения какой-либо примеси оказывают влияние другие компоненты. При выращивании монокристаллов наблюдается зависимость коэффициента распределения от кристаллографического направления. Подробнее кристаллофизические методы разобраны в [106—109]. [c.202]

Монокристаллы Б. размером до 5 мм получают кристаллизацией из р-ров бора и металлов в расплавах А1, Zn, крупные монокристаллы диаметром до 20 и длиной до 100 мм-методами зонной плавки, Вернейля. [c.304]

При получении сверхчистых монокристаллов затравку вытягивают из расплавленной части слитка кристаллизующегося в-ва, а нерасплавленная часть слитка играет роль контейнера (бестигельный метод). В методе зонной плавки контейнер нагревают так, что формируется узкая зона расплава у пов-сти затравки. [c.132]

Для выращивания монокристаллов П.м. также широко используют методы направленной и зонной кристаллизации расплава в контейнере. В случае разлагающихся соед. для получения монокристаллов требуемого стехиометрич. состава процесс проводят в запаянных кварцевых ампулах, поддерживая равновесное давление паров летучего компонента над расплавом часто для этого требуются камеры высокого давления, в к-рых поддерживается противодавление инертного газа. При получении монокристаллов необходимой кристаллографич. ориентации используют ориентированные соответствующим образом монокристаллич. затравки. [c.60]

Для выращивания монокристаллов П.м., обладающих подходящим сочетанием плотиости и поверхностного натяжения расплава, используют метод бестигельной зонной [c.60]

Результаты выполненных опытов позволяют не только констатировать отдельные экспериментальные факты, а также сформулировать ряд выводов, дать пояснения, объясняющие эти факты. Замечено, что незначительное смещение тигля относительно нагревателя приводит к изменению поля температур в расплаве, сказывается на качестве выращиваемых слитков. Установка тигля на 5—10 мм выше верхней кромки нагревателя способствовала перераспределению тепловых потоков в расплаве. Такое размещение тигля соответствовало тому, что /б часть его боковой поверхности располагалась вне зоны нагревателя. Очевидно, что в этом случае подогрев расплава главным образом осуществлялся за счет потоков теплоты снизу, через днище тигля. В таких условиях создавалась благоприятная ситуация для возникновения потоков массы расплава за счет естественной конвекции, что в конечном счете приводило к интенсивному его перемешиванию, равномерному распределению примеси в объеме тигля. С поверхности расплава отводилось большее количество теплоты, так как она была выдвинута в более холодную зону печи, ближе к элементам установки, имеющим более низкую температуру. Увеличение стоков теплоты с поверхности непременно должно вызывать увеличение осевых градиентов температуры в расплаве и создавать тем самым условия для устойчивого режима выращивания монокристалла. Первый и второй факты были отмечены в процессе проведения опытов. [c.211]

Получение монокристаллов по методу зонной плавки [8], электролизом расплава [9], конденсацией из газовой фазы [10]. [c.1320]

Мы уже познакомились с выращиванием монокристаллов при зонной плавке. Преимущестаа выращивания монокристаллов из расплава делают этот метод наиболее распространенным. [c.265]

Кремний высокой степени чистоты получают либо перекристаллизацией из расплава, либо термическим разложением или восстановлением чистых летучих соединений кремния с последующим осаждением из газовой фазы. Кристаллизация из расплава (например, вытягивание монокристалла или зонная плавка, см. т. I, ч. I, разд. 17) сопровождается опасностью загрязнения образца материалом тигля из-за высокой температуры плавления кремния. Поэтому особенно развиты бестигельные способы (см., например, [5]). Выделение кремния из газовой фазы в лабораторном масштабе достаточно легко можно осуществить путем термического разложения тетраиодида кремния по способу ван Аркеля—де Бура (см., т. 1, ч. I, разд. 17, а также [6]) либо термическим восстановлением HSi la [7] или Si U [8] водородом (однако с ма- [c.714]

Как отмечалось выше, в зошюй плавке так же, как и в методе Вернейля, используется ограниченный объем расплава. Зонная плавка получила развитие в связи с химической очисткой исходного вещества от посторонних примесей [97]. Обычно с помощью высокочастотного нагрева создается узкая зона расплава, а затем путем перемещения слитка или индуктора (при высокочастотном нагреве) производится его перекристаллизация. Требуемого результата добиваются многократным повторением процесса. При определенных условиях с помощью зонной плавки можно также создать равномерное распределение примеси вдоль слитка. Зачастую зонную плавку используют при выращивании монокристаллов термически неустойчивых веществ. Сводя к минимуму ширину зоны расплава, удается значительно уменьшить время пребывания исходного вещества в расплавленном состоянии. [c.94]

Примером особенно мощного неконсервативного процесса, используемого для очистки и выращивания монокристаллов, служит зонная плавка, изобретенная Пфанном [16]. При горизонтальной зонной плавке материал находится в лодочке, как показано на фиг. 2.6, а, где поддерживают такой температурный профиль, чтобы создать узкую расплавленную зону. Эту зону довольно медленно перемещают вдоль лодочки, чтобы осуществить очистку от примеси или в отдельных случаях гомогенизировать состав. К зонной плавке часто прибегают и для выращивания монокристаллов. Если требуется дальнейшая очистка, то расплавленную зону возобновляют на переднем конце лодочки и процесс повторяют (делают еще один проход). Можно произвести затравливание, поместив затравку в переднюю часть лодочки и образуя зону таким образом, чтобы не расплавить затравку полностью. [c.76]

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]

Амиулу помещают в высокотемпературную часть печи лабораторной установки (см. работу 9). Нагрев осуществляют следующим образом в течение 30 мин температуру поднимают до 400 С н выдерживают ампулу при этой температуре 30 мин затем температуру повышают до 500° С и снова выдерживают в течение 30 мин. После этого быстро нагревают ампулу до температуры, на 20—40° превышающей температуру ликвидуса раствора-расплава, и проводят направленную кристаллизацию, перемещая ампулу из горячей зоны в холодную со скоростью 1 мм/ч. Ступенчатый нагрев необходим для того, чтобы испаряющийся фосфор успевал прореагировать с расплавом индия и давление в системе не повышалось выше 1—2 атм. Для получения монокристаллов из раствора необходимо использовать скорости 0,1 мм ч. При более высоких скоростях кристаллизации возможно образование отдельных монокристаллических пластинок, разделенных слоем растворителя. (индия). После кристаллизации ампулу разбивают и извлеченный слиток по.мещают в раствор серной кислоты (1 1) или в концентрированный раствор азотной кислоты для растворения свободного индия. Если размеры выращенных кристаллов позволяют провести определение их типа проводимости, то последнее осуществляется методом термозонда. [c.90]

Зонная плавка и выращивание монокристаллов фосфида из стехиометрических расплавов связаны с теми же трудностями, что и при синтезе, которые определяются высоким давлением диссоциации. Горизонтальная зонная плавка осуществляется только в установках высокого давления. Бестигельную зонную плавку из-за малого диаметра слитка (8 мм) можно проводить на таких же установках, как и в случае арсенида галлия. Малый внутренний диаметр ампулы ( 12 мм) позволяет ей выдерживать давление паров фосфора 25 атм без внешнего противодавления. После 3—4 проходов зоны со скоростью 1—3 см/ч на такой установке могут быть получены прозрачные монокристалли-ческие слитки фосфида галлия высокой чистоты. Особенно уменьшается содержание углерода, который удаляется в виде летучих соединений с фосфором и оседает на более холодных участках ампулы [127]. [c.275]

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]

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]

Получают И. а. сплавлением In со Sb в кварцевом контейнере в вакууме ( 0,1 Па) при 800-850 °С. Очищают зонной плавкой в атмосфере Hj. Монокристаллы выращивают по методу Чохральского в атмосфере инертного газа (Аг, Не, N,) или Hj либо в вакууме ( 50 кПа). Эпитаксиальные пленки получают осаждением из р-ра InSb в расплаве In при 350-450 °С методом молекулярно-лучевой эпитаксии (р-цией мол. пучков In и Sb в вакууме 10 Па с послед, осаждением на нагретую до 400-500 °С Подложку) методом вакуумного напыления (пары InSb в вакууме 10 Па конденсируются на нагретой до 350-400 °С подложке из InSb). И. а. полупроводниковый материал для фотоприемников ИК излучения, датчиков эффекта Холла, усилителей электрич. мощности. [c.230]

Полупроводниковые кристаллы-активные среды полупроводниковых лазеров. Излучение в них генерируется в результате переходов между энергетич. уровнями зоны проводимости и валентной зоны. Иссюльзуют [юлу-проводники типа А В , А "В , А В . Активные элементы изготовляют из монокристаллов (напр., dS, GaAs, InAs, PbS), содержащих в своем объеме области, для к-рых характерен электронно-дырочный переход (р - и-переход), и из кристаллич. гетероструктур, образованных чередованием кристаллич. слоев, различающихся по хим. составу, но имеющих одинаковый период кристаллич. решетки. Наиб, распространены гетероструктуры, образованные слоями полупроводников типа А "В на основе арсенидов, фосфидов, антимонидов Ga и А1 и их твердых р-ров. Гетероструктуры получают также на основе многокомпонентных (тройных и более) твердых р-ров замещения (напр., Al,Ga, As), в к-рых при изменении состава в широких пределах период решетки не меняется. Полупроводниковые монокристаллы [юлучают из особо чистых исходных в-в кристаллизацией из расплавов (метод Чохральского, горизонтально направленная или зонная кристаллизация в контейнере, бестигельная зонная плавка) и эпитаксиальным выращиванием тонких кристаллич. слоев при кристаллизации из газовой фазы или расплавов твердых р-ров. Необходимые характеристики достигаются введением примесей в расплав или методом ионного внедрения примесных атомов. В качестве легирующих примесей используют, напр., элементы П (Zn, d, Mg акцепторы электронов), IV, VI (Sn, Те, Se, S доноры) групп. Благодаря разнообразию полупроводниковых кристаллов созданы лазеры, излучающие в диапазоне длин волн 0,3-30 мкм, обладающие малой инерционностью ( 10 с) и высоким кпд (до 50%), работающие как в импульсном, так и в непрерывном режиме (мощности 10 Вт при длительности импульса 3 НС и 10 Вт соответственно). Лучевая прочность полупроводниковых Л. м. ограничивает выходную мощность лазеров. [c.566]

Произ-во изделий с особыми св-вами и высоким качеством осуществляют методами порошковой М., что позволяет достигать более высоких технико-экономич. показателей по сравнению с традиц. способами. Для получения высокочнстых металлов и полупроводниковых материалов применяют зонную плавку, выращивание монокристаллов вытягиванием из расплавов и др. способы. Осн. направление техн. прогресса в области получения отливок из расплавл. [c.51]

С. получают взаимод. простых в-в в вакууме или инертной атмосфере, р-вд ей HjS с металлами, их оксидами, гидроксидами или солями, восстановлением сульфатов углем, Hj, прир. газом, термич. разложением высших С. или их восстановлением Hj. Монокристаллы выращивают направленной кристаллизащ1ей из расплава, осаждением из паровой фазы, хнм. транспортными р-щ ями, методом Фрерихса (взаимод. паров металла с HjS), зонной плавкой. Пленки получают осаждением из паровой фазы, методом мол.-лучевой эпитаксии, хим. осаждением из газовой фазы, осаждением нз водных р-ров. [c.460]

С. X. получают сплавлением простых в-в в вакуумированных запаянных кварцевых ампулах, в пром-сти ЗЬ Зз (техн. назв. крудум )-зейгерованием (разделение смеси на компоненты в результате различия в их т-рах плавления) из антимонитовых штуфных руд или возгонкой в вакууме из флотационных антимонитовых концентратов. Монокристаллы SbjSj выращивают осаждением из паровой фазы, монокристаллы SbjT j, Sb Sej-na расплава по методу Бриджмена. Зонную перекристаллизацию используют как для очистки, так и для получения монокристаллов. [c.480]

Получают Т. след, способами 1) непосредств. сплавлением компонентов в вакуумир. контейнерах 2) взаимод. паров Те при нагр. с твердым или жидким металлом в инертной атмосфере или в присут. Hj 3) осаждением Т. теллуристым водородом или (NH4)2Te из р-ров солей соответствующих металлов 4) восстановлением теллуритов или теллуратов водородом, NH3, NjH 5) электрохим. способом, когда в качестве катода используют Те, а анода-металл, Т. к-рого нужно получить. Монокристаллы Т. выращивают направленной кристаллизацией из расплава по методу Чохральского, Бриджмена, зонной плавкой, осаждением из пара с помощью химических транспортных р-щш, в частности с использованием металлоорганических соединений. [c.516]

Важными этапами в развитии X. т. т. явилось создание совр. методов выращивания монокристаллов больших размеров (см. Монокристаллов выращивание) из расплава, из перегретых водных р-ров (см. Гидротермальные процессы), разработка процесса выращивания по механизму пар - жидкость -кристалл, методов зонной плавки кристаллов, методов управления св-вами кристалла путем наложения при его выращивании магнитных и электрич. полей. Значительное месго в Х.т.т. занимает получение и исследование св-в пленок и покрьттий. [c.262]

До момента выращивания, когда затравкодержа-тель находился ниже кварцевого кольца, термопары оставались на дне тигля в расплаве в неподвижном состоянии. После того как графитовый патрон подхватывал кварцевый чехол с термопарами, горячие спаи со скоростью подъема затравки проходили зону расплавленного германия, затем врастали в формирующийся монокристалл, оставаясь там в течение всего опыта. Изменение температуры во времени регистрировалось самопишущим электронным потенциометром ЭПП-09М. При достижении кристаллом требуемой длины скорость подъема затравки мгновенно увеличивалась и слиток отделялся от расплава, опыт прекращался. Время отрыва кристалла фиксировалось налейте потенциометра. [c.116]

Дальнейшая очистка металлического галлия. Дробная кристаллизация яз расплава с образованием монокристаллов или зоиная плавка позволяют получить металл с чистотой >99,9999%. ОаС1з также можно очищать с помощью зонной плавки и таким способом. получать свободный от примесей сходный материал для электролиза. Другие методы очистки базируются на термическом разложении галлийорганических соединений или обработке металла ртутью (при встряхивании или растворении). При взаимодействии г N2 или ЫНз при 800 °С получают металл с высокой степенью чистоты. [c.915]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология