Выращивание кристаллов из раствора методы роста

Выращивание кристаллов из газовой фазы, как и выращивание из жидких растворов, можно производить при сравнительно низких температурах, что важно при получении монокристаллов тугоплавких, инконгруэнтно плавящихся или испытывающих полиморфные превращения соединений. К достоинству газофазных методов также относится возможность использования газообразных компонентов или соединений для их доставки к месту роста кристалла. [c.314]

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]

Кристаллы сегнетовой соли выращивают из насыщенного водного раствора, температура и концентрация которого соответствующим образом изменяются в процессе роста кристаллов. Существуют различные специальные методы выращивания таких кристаллов эти методы хорошо изучены, и их можно найти в литературе, Могут быть получены кристаллы весом в несколько килограммов. Кристаллы сегнетовой соли растворимы в воде и их можно легко перепиливать мокрой ниткой или резиновой лентой. [c.79]

Процессы растворения, плавления и испарения всегда сопутствуют росту кристаллов из раствора, расплава или газовой фазы. В последующих разделах мы дадим краткое описание основных методов выращивания монокристаллов, введения в них примесей и контроля стехиометрии в процессе роста. В настоящее время известны два основных способа введения примесей в процессе выращивания и после выращивания в результате соприкосновения выращенного кристалла с внешней средой. Применимость последнего способа целиком зависит от того, достаточна ли скорость диффузии в твердой фазе для того, чтобы достигнуть желаемого результата за приемлемое время. [c.204]

К сожалению, природа гетерогенных источников в работах [589, 590] не рассматривалась. Однако на основании анализа большого количества имеющихся литературных данных [572-584] можно предполагать, что ответственным за этот гетерогенный механизм зарождения является распад пересыщенного твердого раствора кислорода (а также углерода) в Si и Ge [591—595] (рис. 123, б, 124), который протекает не только при специальных термообработках (рис. 124), но и частично непосредственно в процессе выращивания кристалла [574-578]. В пользу этого свидетельствуют результаты работы [575], где бьшо показано, что резкое сокращение инкубационного периода распада, а иногда и полное его отсутствие можно объяснить лишь с учетом предыстории выращенного образца, а именно с позиций наличия готовых центров осаждения для кислорода, которые образуются в процессе роста кристалла. Другим аргументом в пользу частичного распада твердого раствора кислорода в процессе выращивания является тот факт, что концентрация кислорода, определяемая спектроскопическим методом, существенно повышается, если кристалл отжечь при 1350° С (т.е. растворить ростовые включения SiOj) [575]. [c.196]

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]

М. в. из раствора. Переохлаждение создаётся снижением Т, испарением растворителя (рис. 2,а) ила подпиткой более концентрированным раствором (рис. 2,6). В т. н. методе температурного градиента в аппаратуре создаётся более горячая зона, где вещество растворяется и диффузией или конвекцией переносится к растущему кристаллу (рис. 2, в, г). Гидротермальное выращивание малорастворимых веществ проводят в автоклавах при высоких темп-рах и давлениях. Скорость выращивания 0,1—1 мм/сут. Для по.чучения совершенных кристаллов из раствора необходимо, чтобы подвод вещества к растущей поверхности не лимитировал скорости роста. Это достигается, напр., перемешиванием раствора. В таких условиях возможна скорость 1 мм/ч и более (скоростное выращивание). Важны очистка сырья, стабилизация Г и о, создание гидродинамич. течений, обеспечивающих равномерное питание граней. [c.208]

Хотя постепенное охлаждение является наиболее часто применяемым методом для выращивания гетероструктур на основе GaAs—AЬGal rAs, недавно развитый метод резкого охлаждения, по всей видимости, обеспечивает лучшие границы между слоями. Раствор насыщается при некоторой температуре Гг, отделяется от источника насыщения, охлаждается до температуры Т и при этой температуре приводится в контакт с подложкой. Чтобы в растворе не начинали выпадать кристаллы, разность температур ЛГ — Гг—Т должна быть достаточно мала. Существуют два простых варианта этого метода поддержание подложки и раствора при температуре Ту (Р01) и поддержание после начала роста той же скорости охлаждения, что и на этапе пересыщения (Р02). Сравнение скоростей роста при ПО, Р01 и PQ2 было дано в работе Се [101]. Решение уравнения диффузии в предположениях, использованных для ПО, но с граничными условиями L(z, 0) = СаЛ 2) и a.s(0, () — С кЛТ ), дает толщину слоя, выращенного методом Р01 [c.133]

Методы выращивания полупроводников из растворов принято различать по способу создания пересыщенного раствора, из которого будет выращиваться кристалл 1) испарение растворителя 2) подпитка раствора кристаллизующимся веществом (путем создания перепада температур между источником кристаллизующегося вещества и затравкой) 3) направленная кристаллизация насыщенного раствора 4) зонное плавление при наличии температурного градиента, приложенного ко всему образцу. Первые три группы методов являются изотермическими, то есть фронт кристаллизации в течение всего процесса роста кристалла находится при постоянной температуре. Кристаллизация в изотермических условиях позволяет обеспечить лучщий контроль параметров выращиваемого кристалла, зависящих от температуры процесса. [c.237]

При выращивании методом Чохральского некоторых кристаллов (например, боратов) из раствор-расплавов, обладающих высокими значениями динамической вязкости, конвективное течение расплава в тигле очень слабое. Вследствие недостаточного перемешивания может нарушиться однородность раствор-расплава, появиться термогравитационное и концентрационное расслоение расплава. Концентрационное переохлаждение и ячеистый рост очень часты для таких систем. Получение качественного кристалла становится проблематичным или даже невозможным. Необходимое в таких случаях принудительное перемешивание раствор-расплава может быть достигнуто при использовании формообразователя - мешалки, расположенной соосно с тиглем внутри него [1-3], вращением тигля [4], действием на расплав вращающихся перегородок, выступов, мешалок [5-6]. Этим контактным методам, как правило, сопутствуют вибрации вращательных механизмов, необходимость создания зазоров и/или уплотнений, усложняющих установки и, главное, вносящих случайные возмущения в процесс роста кристалла и являющихся источником загрязнения расплава. В работах [7-9] предложен новый подход, основанный на бесконтактном возбуждении азимутальных течений в расплаве путем вращения неоднородного теплового поля на стенке тигля. Тепловое поле формируется нагревательной печью, состоящей из равномерно расположенных по окружности вертикальных нагревательных элементов (фиг. 1, а). При поочередном подключении двух противоположных нагревателей 7-2, затем 1 -2 и т.д. (фиг. 1, б) на стенке тигля по ф создается распределение температуры, похожее на двухлопастной пропеллер. [c.36]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...