Выращивание кристаллов из расплава

Существенным недостатком любого метода выращивания кристаллов из расплава является неравномерное распределение примесей и, следовательно, электрических и других свойств по длине кристалла. Причина этого — неодинаковая растворимость примесей в расплаве и в растущем в нем кристалле. Одни примеси растворяются меньше в кристалле, чем в расплаве. Растворимость других, напротив, больше в кристалле и меньше в расплаве. Первые примеси понижают точку плавления основного вещества (рис. V. 5, а), вторые — повышают ее (рис. 5, б). [c.493]

В последние годы разработана технология производства искусственной слюды путем выращивания кристаллов из расплава шихты. Кристаллы искусственной слюды, аналогично природной слюде, легко расщепляются на тонкие листы. Искусственная слюда обладает большей теплостойкостью, чем природная, вследствие отсутствия кристаллизационной воды. Высокая чистота ее обеспечивает электрические свойства, которые превосходят свойства лучшего природного мусковита. Так, например, удельное объемное электросопротивление искусственной слюды составляет 10 —10 ол-сж, а tg 8 = 0,00030,0007. [c.241]

Примечание. Эффект термопластичности — один из обсуждаемых здесь перекрестных эффектов — состоит в возникновении дислокационного потока в кристаллическом теле под действием теплового потока. Этот эффект легко наблюдать в экспериментах по выращиванию кристаллов из расплава. В этом случае с ним связан ряд следствий, в частности, появление остаточной кривизны в пластинчатых кристаллах, остаточных напряжений, от уровня которых зачастую зависит возможность получения или применения кристаллов либо необходимость их последующей обработки. Одновременно, если приняты условия, предупреждающие термопластический эффект, то возможно выращивание бездислокационных металлических кристаллов или кристаллов с контролируемой дислокационной структурой [27, 28]. [c.116]

Выращивание кристаллов из расплава 221 же). [c.221]

Выращивание кристаллов из расплава [c.221]

Выращивание кристаллов из расплава в настоящее время является наиболее распространенным промышленным процессом, так как по сравнению с другими методами методы выращивания из расплава обладают наивысшей производительностью. Это обусловлено тем, что в расплавах диффузионные процессы в жидкой фазе (диффузия к фронту кристаллизации компонентов кристаллизующейся фазы) не являются лимитирующей стадией процесса. С помощью этих методов можно получать достаточно чистые кристаллы Ое и 51 с высокими скоростями роста (до 10 мм/ч), более чем в сто раз превышающими скорости роста кристаллов при выращивании другими методами. Применительно к многокомпонентным полупроводникам рост из расплава является сравнительно простым [c.221]

Простым способом получения монокристаллов с относительно невысокой температурой плавления, плавящихся конгруэнтно и без разложения, является выращивание кристаллов из расплава. При этом вещество не должно претерпевать фазовых переходов при температурах ниже температуры плавления. Скорость роста пропорцио- [c.206]

Выращивание кристаллов из расплава. ......206 [c.223]

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]

Какие методы выращивания диэлектрических кристаллов из расплава вы знаете и каковы их достоинства и недостатки [c.56]

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

Винтовые дислокации играют большую роль при выращивании кристаллов из паров, растворов или расплавов. Ступенька, образующаяся при выходе винтовой дислокации на поверхность кристалла, может непрерывно захватывать осаждающиеся на поверхности растущего кристалла атомы или ионы. Большинство дислокаций в кристаллах представляет собой совокупность краевых и винтовых типов. [c.47]

В основе всех методов выращивания монокристаллов из расплава лежит направленная кристаллизация расплава, при которой зарождение и рост кристалла при наличии переохлаждения АТ в расплаве осуществляются на одной фазовой границе, а теплота от фронта кристаллизации отводится преимущественно в одном направлении. Это позволяет кристаллизовать расплав в виде одного монокристалла. Методы направленной кристаллизации подразделяются на три группы методы нормальной направленной кристаллизации] методы вытягивания из расплава методы зонной плавки. [c.222]

Выращивание кристаллов из растворов можно производить как без специальных затравок, путем спонтанного образования и роста центров кристаллизации, так и контролируемым ростом на затравке. Практически выращивание крупных монокристаллов производят на затравках методами, аналогичными кристаллизации из собственных расплавов методами нормальной направленной кристаллизации, методами вытягивания из раствора и методами зонной плавки. Однако технологическая аппаратура при выращивании кристаллов из растворов усложняется устройствами для обеспечения равномерной подачи исходных материалов в зону кристаллизации, то есть устройствами для обеспечения поддержания жидкой фазы в состоянии пересыщенного раствора. [c.237]

Широко распространено мнение, что выращивание монокристаллов из газообразной фазы не имеет большого практического значения ввиду малых скоростей роста, присущих этому методу. Действительно, скорость роста монокристаллов из газообразной фазы обычно равна сотым долям мм/ч, что на несколько порядков ниже, чем при вытягивании кристаллов из расплава. Рост из газообразной фазы применяется в основном для выращивания тонких эпитаксиальных пленок, используемых в технологии полупроводниковых приборов, и для получения небольших монокристаллов тугоплавких материалов, а также полупроводниковых соединений, которые плавятся с разложением. Кроме того, поскольку высокопроизводительные методы выращивания монокристаллов из расплавов не всегда обеспечивают высокую однородность их свойств, то для получения особо качественных небольших кристаллов полупроводников используются методы выращивания из газообразной фазы. Эти методы, естественно, не устраняют все причины, приводящие к дефектности кристаллов. Процессы выращивания монокристаллов из газообразной фазы тоже весьма чувствительны к колебаниям внешних условий и составу питающей фазы. Однако влияние этих колебаний значительно сглажено благодаря малым скоростям роста, что способствуют приближению к более равновесным условиям роста. [c.250]

Рассмотрим особенности легирования кристаллов в процессе их выращивания из жидкой фазы. Широко применяемым методом получения легированных монокристаллов полупроводников является выращивание их из расплава, к которому добавлена нужная примесь. [c.266]

Зависимость К от V показана на рис. 7.1 для двух скоростей вращения и трех значений равновесного коэффициента разделения Ко. Видно, что только при скоростях V < 4 10 см/с можно говорить о совпадении К и Ко. Из рисунка также видно, сколь важно вращение расплава и (или) кристалла для выравнивания концентрации примеси в расплаве. Особенно это важно в условиях зонной плавки без перемешивания расплава 6 может достигать размеров зоны. При 6 = I си К я Ко становятся сопоставимы по величине только при V < 10 см/с. Именно поэтому скорости выращивания кристаллов в методе зонной плавки значительно меньше, чем при вытягивании кристалла из расплава. [c.267]

Другим очень важным типом морфологии поверхности раздела является так называемая ячеистая структура, образующаяся при некоторых условиях при выращивании кристаллов из расплава, загрязненного примесями, или при кристаллизации сплавов. Фотографии подобной структуры приведены на фиг. 17 и 18. На фиг. 17 показана поверхность кристалла свинца после декантации расплава, а на фиг. 18 — фотография кристаллов льда, образующихся при росте из раствора К2СГО4. В 1953 г. Руттер и Чалмерс [13 J первыми высказали предположение, что эта ячеистая субструктура, которую можно наблюдать на поверхности раздела кристалл — расплав с помощью метода декантации, возникает вследствие образования в непосредственной близости от поверхности рйздела зоны концентрационного переохлаждения расплава. Несколькими годами раньше это явление было предсказано теоретически Иванцовым [91. Связано оно с накоплением примеси на фронте кристаллизации (фиг. 19). На основании диаграммы состояния и известного закона распределения примеси в расплаве можно рассчитать распределение равновесной температуры затвердевания Те взятой жидкости (фиг. 19). Кроме [c.181]

Слюда может быть получена также синтетически, путем выращивания кристаллов из расплава шихты. Синтетическая слюда от натуральной отличается тем, что гидроксилы в кристаллической решетке замещены ионами фтора. Фторфлогопит КМ з [ 3 АЮщ] 2. [c.229]

Суи1ественным недостатком любого метода выращивания кристаллов из расплава является неравномерное распределение примесей и, следовательно, электрич. и др. свойств по длине кристалла (рис. [c.319]

Однако методы выращивания кристаллов из расплава обладают и определенными недостатками. Выращивание кристаллов из расплавов требует использования высоких температур роста, что в ряде случаев может создавать проблемы при контроле температурных градиентов, необходимых для выращивания кристаллов высокого структурного соверщен-ства. Высокие температуры требуют также более высоких энергетических затрат при росте и способствуют загрязнению расплава, если он находится в тигле. [c.222]

Для создания в чистом полупроводниковом кристалле областей п- и р-типов разработан ряд методов. 1) Транзистор с вплавленным переходом получают путем расплавления нескольких микрограммов легирующего элемента (например, алюминия), на поверхности монокристалла кремния п-типа. В расплаве растворяется некоторое количество кремния, после охлажденрм образуется твердый раствор алюминия в кремнии. Аналогичную операцию повторяют на другой стороне таблетки, получают р-п-р-переход. 2) Транзистор с выращенным переходом изготавливают путем выращивания кристалла из расплава материала п-типа. 3) Третья технология основывается на использовании таблетки кремния п-типа, которая подвергается окислению с целью получения защитного покрытия из 8102. В процессе нанесения маски удаляют защитное покрытие с определенных участков таблетки, затем заготовку нагревают в присутствии паров бора. Диффузрм бора в кремний приводит к образованию области р-типа. Затем все операции - окисление, нанесение маски и нагрев - повторяют, но нагрев ведут в присутствии паров фосфора с целью получения второй области п-типа, которая служит эмиттером. Повторение всего цикла операций в третий раз необходимо для создания контактов из золота и алюминия. Такие транзисторы называют плоскостными. [c.25]

Монокристаллы ниобата лития, как правило, выращиваются методом Чохральского путем вытягивания из расплава. Исходным материалом при этом является спекшийся ииобат лития, приготовленный из смеси Ь1гСОз и N52 О5 высокой очистки [309] Спекшийся Ь1ЫЬОз плавится в платиновом, родиевом или иридиевом тигле при температуре 1300 °С, при которой происходит рост кристалла. Скорость роста колеблется в пределах 15 — 25 мм/ч. Выращенные монокристаллы Ь1ЫЬОз не содержат развитых морфологических кристаллических элементов (плоскостей, граней, вершин). Вытягивание происходит в направлении оси с, и после кристаллизации монокристаллы имеют вид, подобный телу вращения, похожему иа грушу. На конусообразной части под затравкой обычно видны три выступа (шва), образующие углы 120° (рис. 10.10). Выращивание кристаллов из расплава представляет собой нестехиометрический процесс. Поэтому свойства кристалла, включая температуру Кюри, зависят от действительного соотношения и N5. [c.463]

Рис. 95, Выращивание кристаллов из расплава по методу (а) Бриджмена, б) Чохральского, (б) методом плавающей зоны и (г) по методу Вернейля,

Ниже рассматривается оборудование для двух наиболее типичных вариантов использования индукционного обогрева при выращивании профилированных кристаллов из расплава на пьедестале. В обоих случаях выращивание осуществляется по методу А.В. Степанова, т.е. с формообразованием материала еще в жидкой фазе. В первом случае используется твердый формообразователь, во втором формообразование осуществляется бесконтактно — за счет обжатия ЭМС. В обоих случаях растущий кристалл вытягивается вверх. [c.109]

Таким образом, время выращивания кристалла из одного и того же расплава ограничено содержанием избытка К2О. При полном испарении нестехиометрического К2О состав расплава смещается в эвтектическую точку, и в расплаве образуются кристаллы соединения К2О TajOs, которые представляют неиэоморфную примесь для кристаллов КТаОз. Вследствие этого возникает вероятность захвата этой примеси растущим кристаллом КТаОз. [c.60]

Так как концентрация примеси у границы раздела фаз при выращивании кристалла из неперемешиваемого расплава равна Со/ко, а при росте из перемешиваемого расплава равна slkg, [c.204]

При выращивании кристаллофосфора из расплава КВг + NiaOg активатор также внедряется в решетку в виде двузарядных ионов Ni+ +. Такой вывод следует из указанной выше идентичности спектров поглощения кристаллов, выращенных из расплавов КВг -f-NiBii и КВг + Ni Og. Б последнем случае можно полагать в соот- [c.189]

В настоящее время при изготовлении полупроводниковых приборов, кроме поликристаллических веществ, используют монокристаллы. Существует несколько методов выращивания монокристаллов, но наиболее распространенным является метод Чох-ральского. Этим методом получают монокристаллы германия, кремния и некоторых других полупроводников путем вытягивания кристаллов из расплава в специальной установке. Устройство и принцип действия такой установки довольно просты. В широкую кварцевую трубу устанавливают графитовый или фарфоровый тигель и сверху помещают держатель, на конце которого укрепляют затравку. Держателю при помощи соответствующих механизмов сообщается вращательное и поступательное движение. Через боковой отвод кварцевая труба соединена с вакуумной установкой. Если процесс осуществляется в среде инертного газа, то в кварцевой трубе имеются ввод и вывод для газа. Снаружи трубы в месте расположения тигля установлен индуктор индукционной печи. [c.185]

Выращивание М. из расплава производится гл. обр. тремя методами Гфиджмена, Киропулоса, Вернейля [2]. Д.ля получения монокристаллич. затравки в этих методах пользуются явлением геометрич. отбора если, напр., на дне сосуда одновременно возникает большое число мелких кристаллов, то при дальнейшем их росте число кристаллов уменьшается, и в конце концов выживает одпн — затравка, к-рая и продолжает расти. Причина отбора в основном связана с анизотропией скоростей роста граней М. (см. Кристаллизация). [c.319]

Масштабы применения метода вытягивания кристаллов из расплава можно проиллюстрировать на примере кремния. В настоящее время приборы на основе кремния составляют 98% всех производимых в мире полупроводниковых приборов, а основную массу монокристаллического кремния (мировой выпуск которого превышает 2 тыс. тонн в год) выращивают методом вытягивания из расплава. Непрерывно совершенствуется технологическая аппаратура, используемая при производстве Si. В результате выращенные кристаллы достигают в диаметре 150 мм и по длине 1 м. Кристаллы указанных размеров выращиваются практически бездислокационными. Этот же метод применяют и для выращивания большинства полупроводниковых соединений, имеющих не слишком высокие давления паров своих компонентов. Например, таким способом выращивают кристаллы InSb. [c.231]

Если при выращивании монокристаллов из расплава лимитирующей стадией является отвод теплоты кристаллизации, то при выращивании из раствора самый медленный этап, как правило, — диффузия растворенного вещества к фронту кристаллизации. Вследствие этого линейная скорость роста кристаллов из раствора (10 —10 мм/ч) на 2-3 порядка меньще скорости роста из расплавов. [c.236]

Образование и исчезновение дислокаций. Обычно Д. возникают при образовании кристалла из расплава или из газообразной фазы (см. Кристаллизация). Методы выращивания бездислокац. монокристаллов очень сложны и разработаны только для немногих в-в. После тщательного отжига кристаллы содержат обычно 10 —10 Д. на 1 м . Притягивающиеся Д. с противоположными векторами Бюргерса, лежащие в одной плоскости скольжения, при сближении уничтожают друг друга (аннигилируют, рис. 5, б, в, г). Если такие Д. лежат в разных плоскостях скольжения, то для их аннигиляции требуется переползание. Поэтому при высокотемпературном отжиге, способствующем переползанию, плотность Д. понижается. Искривление ат. плоскостей вблизи Д. изменяет сечение рассеяния рентг. лучей и эл-нов. На этом основаны рентг. и электронно-микроскопич. методы наблюдения Д. (рис. 8). [c.165]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...