Выращивание монокристаллов

Поскольку в поликристаллическом естественном материале возникают неконтролируемые изменения электрических свойств, то часто выращивают искусственные монокристаллы полупроводниковых материалов. При выращивании монокристаллов в расплав 51 опускают [c.390]

Существенными недостатками при выращивании монокристаллов из расплава являются неравномерное распределение примесей (а следовательно, и электрических свойств) по длине кристалла, винтовая макронеоднородность распределения примесей в кристаллах, а также структурные несовершенства в кристаллах Се и 51. [c.391]

Транзистор выращенный — транзистор, изготовленный путем выращивания монокристалла германия или кремния из расплава полупроводника благодаря периодическому внесению в расплав различных легирующих примесей или периодическому изменению скорости вытягивания кристалла в выращиваемом монокристалле создаются чередующиеся зоны с электронной и дырочной проводимостью при выпиливании соответствующего куска монокристалла получают транзисторную структуру [9]. [c.157]

Физическое состояние сплавов. В некоторых экспериментах желательно использование монокристаллических образцов. В настоящее время хорошо известны следующие методы выращивания монокристаллов [c.185]

Выращивание монокристаллов 185 Высокочастотное сопротивление сверхпроводника 644, 648 Вязкость жидкого гелия 836 [c.927]

Таблица показывает, что направления векторов Бюргерса наиболее устойчивых дислокаций хорошо согласуются с направлением скольжения. Выше уже указывалось, что скольжение в кристаллах осуществляется движением дислокаций, причем в процессе скольжения могут возникать новые и исчезать старые дислокации. Поэтому важными характеристиками являются плотность и распределение дислокаций. Под плотностью дислокаций понимают количество дислокаций, пересекающих площадку в м в кристалле. Для сравнительно совершенных кристаллов металлов (после их отжига, приводящего к уменьшению числа дислокаций, поскольку они представляют собой неравновесные образования) плотность дислокаций составляет 102—jgs см 2, а после пластической деформации может достигать 10 —см" . Дислокации сильно влияют (часто ухудшая) на электрические свойства полупроводников, и поэтому разработаны специальные способы выращивания монокристаллов полупроводников с малой плотностью дислокаций вплоть до бездислокационных. [c.244]

Рассмотрим физико-химические процессы, обусловленные термической диссоциацией исходного вещества, его химическим взаимодействием с материалом контейнера и атмосферой кристаллизации. Без учета этих процессов невозможно определить температурно-временной режим кристаллизации, а следовательно, оптимальные условия и метод выращивания монокристаллов. [c.52]

Метод Чохральского (рис. 25) позволяет выращивать монокристаллы достаточно больших размеров, которые по степени структурного совершенства являются одними из лучших среди монокристаллов таких же соединений, выращенных другими методами. При выращивании монокристалла монокристаллическую затравку 5, например граната, закрепляют в тугоплавкой свече 4, 54 [c.54]

Применяя этот метод выращивания монокристаллов, необходимо учитывать возможность изменения стехиометрического состава смеси из-за повышенной летучести одного из компонентов, особенно, если расплав выдерживается некоторое вре.мя для удаления воздуха и газов. [c.55]

Рис. 3.25. Схема установки для выращивания монокристаллов по методу Чохральского

Метод выращивания монокристаллов из расплава (метод Чохральского), как правило, обеспечивает высокие скорости выращивания и получение больших по размеру кристаллов. [c.81]

На рис. 3.28 приведена схема установки выращивания монокристаллов бинарных соединений полупроводников из газовой фазы методом взаимодействия исходных компонентов. Выращивание монокристалла производится в потоке нейтрального газа или водорода. Печь применяют трехсекционную, причем две крайние секции используют для испарения компонентов. Средняя печь предназначена для поддержания необходимой температуры в реакторе, где происходит смешивание паров компонентов и их реакция. Температура в реакторе ниже, чем температура плавления образующегося соединения. Это вызывает конденсацию соединения на стенках реактора в виде кристаллов. [c.84]

Отличительные особенности современной технологии получения полупроводниковых монокристаллов германия и кремния сводятся к двум операциям очистке методом зонной плавки в вакууме и выращиванию монокристаллов (вытягивание из расплава). Сущность очистки при зонной плавке (рис. 5-6) заключается в том, что в зоне расплава большинство примесей перемещается в направлении к холодному месту слитка при медленном перемещении зоны плавки вдоль бруска очищаемого материала примеси сосредоточиваются в одном конце и удаляются после плавки и охлаждения обрезкой. Зонная плавка германия 5 производится в графитовых лодочках 4, которые помещаются в вакуумируемые кварцевые трубы 1. Вокруг кварцевой трубы расположены витки высокочастотного индуктора 2, образующие в слитке узкие зоны плавления 5, перемещение [c.280]

Рнс. 8.11, Схема установки выращивания монокристаллов толом Чохральского [c.284]

Технология получения кремния полупроводниковой чистоты включает в себя следующие операции 1) превращение технического кремния в легколетучее соединение, которое после очистки может быть легко восстановлено 2) очистка соединения физическими и химическими методами 3) восстановление соединения с выделением чистого кремния 4) конечная очистка кремния методом бестигельной зонной плавки 5) выращивание монокристаллов. [c.286]

Метод вытягивания из расплава был ранее описан. Существенным недостатком этого метода при использовании его для выращивания Монокристаллов кремния является загрязнение кристаллов кислородом. Источником кислорода служит кварцевый тигель, который взаимодействует с расплавом в соответствии с реакцией [c.287]

Технология выращивания монокристаллов соединений разработана гораздо менее полно, чем технология полупроводников типа Л В . Широкозонные полупроводники А"В представляют собой в технологическом отношении трудные объекты, так как обладают высокими температурами плавления и высокими давлениями диссоциации в точке плавления. Выращивание таких материалов в большинстве случаев осуществляется перекристаллизацией предварительно синтезированного соединения через паровую фазу в запаянных кварцевых ампулах. Применяют соединения А В в большинстве случаев для создания промышленных люминофоров, фоторезисторов, высокочувствительных датчиков Холла и приемников далекого инфракрасного излучения. [c.292]

Прочность нитевидных кристаллов в значительной степени зависит от их размеров. При выращивании монокристаллов приходится регулировать те или иные параметры процесса, влияющие на ориентацию, форму, состав, дефекты решетки. [c.71]

Установка для бестигельной зонной плавки с радиационным нагревом (рис, 40) включает излучатель, систему зеркал, камеру отжига и кристаллизационную камеру с кварцевой трубчатой оболочкой. При выращивании монокристаллов ортоферритов и немагнитных гранатов рекомендуется следующий режим скорость роста 10 мм/ч, частота вращения затравки 20—50 об/мин, частота вращения (в противоположную сторону) поликристаллической заготовки 10— 20 об/мин. Температура в камере отжига 1500 С. Давление кислорода [c.490]

Рис, 39, Схема установки для выращивания монокристаллов вытягиванием из расплава при комбинированном нагреве [c.491]

Режимы выращивания монокристаллов молибдена [c.94]

Изменение химического состава заготовки в процессе выращивания монокристалла [c.94]

Ряд элементов — тантал, рений, гафний, осмий, углерод, ниобий и вольфрам — при температуре зонной плавки имеют упругость пара меньше, чем упругость пара молибдена, и заметное испарение их в процессе выращивания монокристаллов молибдена мало вероятно. [c.95]

Выращивание монокристаллов производилось при давлении аргона 200—300 атм и скорости кристаллизации 10—20 мм ч. Рост производился на затравку, задающую кристаллографическую ориентацию растущему кристаллу. [c.328]

В настояш,ее время известны три группы методов выращивания монокристаллов тугоплавких металлов, их сплавов и соединений [21, 25, 125, 126]. Их можно классифицировать в соответствии с агрегатным состоянием вещества, из которого формируется монокристалл а) выращивание монокристаллов из газовой фазы б) выращивание монокристаллов в твердой фазе в результате деформации и рекристаллизации в) выращивание монокристаллов из расплава. [c.80]

При сварке металла со скоростью, близкой к скорости выращивания монокристалла молибдена, субструктура шва оказывается такой же, как и в исходном монокристалле [24, 121, 137, 209]. [c.103]

При выращивании монокристалла жаропрочного сплава необходимо создать определенные условия для роста только одного кристалла. Однако в производственных условиях выращивать идеальную монокристаллическую структуру весьма сложно. Поэтому под монокристаллической отливкой условно понимают изделие, выросшее из одного макрозерна, хотя в микроструктуре имеются фазовые включения, отличающиеся от матрицы как типом, так и параметром кристаллической решетки. [c.424]

Ферритгранаты. Технология выращивания монокристаллов фер-ритгранатов различных составов из растворов-расплавов хорошо отработана. Исходные реактивы, включающие компоненты кристалла и растворителя в соотношениях, обеспечивающих температуру насыщения раствора около 1200 °С, загружают в платиновые тигли (объемом от 200 до нескольких тысяч кубических сантиметров), которые помещают в муфельную печь, способную поддержать постоянную температуру в пределах долей градуса. После выдержки раствора-расплава при температуре около 1300 °С в течение 15 ч его охлаждают со скоростью 0,5 °С до 950 "С. Затем раствор сливают, а выращенные спонтанной кристаллизацией монокристаллы охлаждают [c.33]

Рис. 15. Схема установки бестигель-ной зонной плавки для выращивания монокристаллов ортоферритов

Метод Вернейля (рис. 24) является одним из наиболее разработанных методов получения монокристаллических соединений, имеющих достаточно высокие температуры плавления. При выращивании монокристаллов по этому методу ис.ходную смесь-порошок с размерами частиц 1—2 мкм подают из бункера 1 непрерывной струей через пламя газовой кислородно-водородной горелки 2, являющейся источником высокой температуры (2300 С). Проходя через пламя, порошок частично расплавляется и попадает на тугоплавкий корундовый или силитовый стержень 7, на конце которого закреплена монокристаллическая затравка 6 определенной ориентации. Затравка постепенно вводится в зону высоких температур до образования на ее конце устойчивой пленки расплава. [c.53]

Метод Вернейля является бестигельным и позволяет выращивать монокристаллы больших размеров по диаметру и по длине, а также проводить кристаллизацию в окислительной атмосфере при высоких температурах. Однако качество получаемых кристаллов вследствие недостаточно равномерной подачи порошка, непостоянства температуры пламени и трудности ее стабилизации невысоко. Кроме того, при выращивании монокристаллов часть исходного порошка проходит мимо затравки, что весьма нежелательно при использовании дорогостоящих материалов. [c.54]

Метод горизонтально направленной кристаллизации — метод Багдасарова (рис. 26) — заключается в следующем. В контейнер 4, имеющий форму лодочки, помещают исходное вещество — шихту 3 в виде порошка, кристаллического боя или керамических таблеток. Перемещая контейнер через зону нагрева, создаваемую нагревателем 5, шихту расплавляют и за-кристаллизовывают. Для получения строго ориентированных монокристаллов в вершину лодочки устанавливают затравку и наблюдают как за моментом затравления, так и за формой фронта кристаллизации в процессе выращивания монокристалла. Так как при этом методе высота расплава много меньше среднего радиуса его поверхности, возникают условия эффективного удаления неконтролируемых примесей испарением. Открытая поверхность расплава позволяет вводить активирующую при.месь на любом этапе выращивания монокристалла. [c.56]

Когда подобраны активный ион и матрица, следует рассмотреть диаграмму состояний, которая показывает, что получается в результате взаимодействия двух (и более) веществ. В твердотельной электронике в качестве активной среды применяют сложные оксиды (например, 5 А12О,, X 3 У,Оз — гранат), так как они обладают высокими прозрачностью в нужном диапазоне длин волн, теплопроводностью и температурой плавления, а также отсутствием взаимодействия с агрессивными средами. При выборе оптимального состава активной среды необходимо учитывать изоморфное замещение с минимальным искажением кристаллической решетки матрицы ее ионов ионами редкоземельного элемента и метод выращивания монокристаллов. [c.58]

Высокие температуры плавления, необходимость создания специальной и агрессивной атмосферы (сера) в зоне выращивания монокристаллов оксисульфидов сдерживают их использование в приборах квантовой электроники. Тем не менее эти материалы в виде по-ликристаллического порошка находят применение при нанесении покрытий на экраны цветных телевизоров и визуализаторов лазерного излучения. [c.76]

Вертикальная бестигельная зонная плавка обеспечивает очистку кристаллов кремния от примесей и возможность выращивания монокристаллов кремния с малым содержанием кислорода. В этом методе узкая расплавленная зона удерживается меаду твердыми частями слитка за счет сил поверхностного натяжения. Расплавление слитков осуществляется с помощью высокочастотного индуктора (рис. 8.13), работающего на частоте 5 МГц. Высокочастотный нагрев позволяет проводить процесс бестигельной зонной плавки в вакууме и в атмосс ре защитной среды. [c.287]

Описаны патенты США, начиная с 1973 г., по технологии производства и применению редкоземельных элементов (РЗЭ). Подро.б- 1о освещены способы выделения РЗЭ из руд и их разделение, использование РЗЭ в металлургии, радиоэлектронике, химической про-мыщленности, для охраны окружающей среды. Описаны способы выращивания монокристаллов соединений РЗЭ, а также получения люминофоров на их основе. [c.47]

На примере освоения процесса получения монокристаллов по методу чешского химика У. Чохраль-ското, предложенному еще в 1917 году, можно видеть, что многие трудности преодолимы. Новые системы выращивания монокристаллов обеспечивают постоянство заданного значения диаметра по длине кристалла, равномерное раапрёделение примесей, снижение разброса удельного сопротивления в сечении кристаллов. [c.71]

Be и Re, также считавшиеся хрупкими. Все эти металлы при высокой степени чистоты, достигаемой особой технологией, а именно зонной плавкой с электронно-лучевым или индукционным нагревом, обладают очень большой пластичностью при комнатной температуре образца в частности, образец можно медленно загнуть на 180°. Одновременно с устранением примесей стремятся создать условия для сравнительно легкого выращивания монокристаллов большого размера. В монокристалле металл обладает еще большей пластичностью. Для того чтобы знать, какую долю увеличения пластичности можно отнести за счет химической чистоты, а какую за счет монокристалличности, производили опыт с образцами из металла высокой чистоты, один из них был монокристаллическим, а другой путем механического воздействия был переведен из моно-кристаллического состояния в поликристаллическое. При этом пластичность второго образца, оставаясь все еще высокой, оказалась все же ниже, чем у первого. [c.298]

Выращивание монокристаллов тугоплавких металлов осуществляется из каждой из трех фаз металла из газовой фазы, из расплава (жидкая фаза) (мето.г электронной лучевой зонной плавки, плазменные методы) и из твердой фазы (рекристаллизационные методы). [c.330]

Рис. 38. Схема установЕи для выращивания монокристаллов вытягиванием из расплава при радиационном нагреве тигля 1 эллиптический отражатель 2 нижний шток 3 — поликристаллический блок

Основным методом получения монокристаллов тугоплавких металлов, в частности молибдена, является зонная плавка в электроннолучевой установке. Поскольку жидкий молибден реагирует со всеми известными огнеупорами, наиболее перспективным видом зонной плавки является бестигельная зонная плавка. При бести-гельной плавке зона расплавленного металла удерживается от вытекания силами поверхностного натяжения между двумя вертикальными твердыми частями заготовки, расположенными по одной оси. Выращивание монокристаллов молибдена проводилось на электроннолучевой установке С-248-М . В качестве исходного материала использовались металлокерамические прутки и прутки, полученные ковкой из слитков дуговой вакуумной плавки. Вакуум при выращивании монокристаллов составлял 10 мм рт. ст, натекание 0,5 лмк1сек, скорость перемещения расплавленной зоны 2—4 мм1мин, направление движения расплавленной зоны снизу вверх. При выращивании монокристаллов применялось вращение образца, что способствовало равномерности плавления и стабилизации расплавленной зоны. После двух-трех проходов расплавленной зоны вырастал монокристалл. Этим методом удалось получить монокристаллы молибдена диаметром до 20 мм, длиной до 400 мм. Режимы выращивания представлены в табл. I. 38. [c.93]

Аналогичный метод выращивания монокристаллов ВаТЮз был предложен Ремейко [21]. Он предлагает выращивать ВаТЮз из смеси, содержащей 30% ВаТЮз, 0,2% Рв2Ози70% КР, РвгОз — вводилась для снижения диэлектрических потерь. [c.301]

При выращивании монокристаллов из расплава (третья группа методов) применительно к тугоплавким металлам наибольшее развитие получили два бестигельных метода метод наплавления на затравку (метод Вернейля) (21, 102] и метод [c.82]

Одним из возможных путей получения крупных монокристаллов молибдена является периферийная зонная плавка [80]. Для выращивания монокристаллов большого диаметра этим способом на маточный монокристалл (зонной электронно-лучевой плавки) меньшего диаметра навивается чистая молибденовая проволока или -наращивается периферийный слой с использованием гидростатического преооования химически чистых порошков с последующей зонной электронно-лучевой проплавкой наращенной части [80, 82]. Основной особенностью таких монокристаллов первоначально являлось наличие пористости в граничной области. В результате применения высокочистых наращиваемых материалов, стабилизации режима плавки и исключения скручивания монокристалла при плавке освоена технология выращивания беспористых монокристаллов молибдена диаметром до 35 мм и длиной до 250—300 мм [82]. [c.87]

В настоящее время ведутся работы по изучению возможности создания катодов и анодов ЭГК ядерных ТЭП из монокристаллического молибдена с кристаллографической плоскостью 110 на поверхности эмиттера. Возможность проведения этих работ обусловлена успешным получением крупных монокристаллов молибдена. Поскольку в разрабатываемых проектах ядерных ТЭП [44, 69, 110, 115, 116, 130, 150, 151, 159] рассматривается трубчатая конструкция электрогенерирующих каналов, то одним из возможных путей ее создания из монокристаллов является гибка монокристаллических пластин молибдена ориентации 110 с последующей сваркой в трубы. Второй путь создания монокристаллических трубчатых каналов — это вырезка их непосредственно из крупных монокристаллов ориентации <111>, так как они имеют наибольший набор кристаллографических граней 110 в рабочей плоскости трубы И, наконец, третий путь состоит в получении монокристаллических труб заданных размер0 В непосредственно-при выращивании монокристаллов с выводом на поверхность, трубы плоскости грани 110 . [c.92]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...