Получение монокристаллов

Основными методами получения монокристаллов полупроводников являются выращивание из расплава, метод зонной перекристаллизации и выращивание из газообразной фазы. В ряде случаев применяют метод выращивания из раствора и другие методы. [c.81]

Для получения монокристалла по методу вытягивания из расплава тщательно очищенный от примесей германий расплавляют в установке, схема которой показана на рис. 8.11. Рабочим объемом служит герметическая водоохлаждаемая камера, внутри которой создается вакуум порядка 10 Па, или защитная газовая среда (из водорода или аргона высокой чистоты). Материал (М) помещается в тигель (А), насаженный на конец водоохлаждаемого штока (Б-1). Шток Б-1 при помощи электропривода приводится во вращение со строго постоянной скоростью. Кроме того, его можно опу- [c.283]

В монографии рассмотрены физические, механические и технологические свойства молибдена и его промышленных сплавов, приведены результаты исследований природы низкотемпературной хрупкости металла, его термической стабильности и радиационной стойкости. Изложены результаты работ по изучению основных способов получения монокристаллов молибдена, пластической и термической обработки монокристалличе-ского молибдена, а также по изготовлению из него i катодов ТЭП. [c.5]

Сталлов следует отнести трудность получения монокристаллов с заданной формой и кристаллографической ориентацией. [c.82]

Среди этих методов особое место занимает сублимация. В настоящее время это единственный метод получения монокристаллов карбида кремния гексагональной модификации с площадью базовой грани до 100—150 мм . Метод сублимации заключается в испарении исходного поликристаллического материала при температуре 2300—2500"С и осаждением его в виде монокристаллов на более холодных местах зоны кристаллообразования. [c.47]

S. Получение монокристаллов карбида титана [c.33]

В работе [4] описана техника получения монокристаллов сплавов Ge—Si во всем интервале концентраций, основанная на кристаллизации из газовой фазы с использованием Si в качестве элемента-носителя. [c.799]

При получении монокристаллов традиционными методами (кристаллизацией из газовой фазы или металлических растворов) их длина не превышает нескольких миллиметров. [c.231]

Создание градиента температур является необходимым условием получения монокристаллов материалов с направленной структурой, придающей им уникальные свойства, недостижимые при использовании традиционных технологий, близких к равновесным. Именно неравновесные условия роста кристаллов, усиливающиеся градиентом температур, обеспечивают конкуренцию структур и отбор наиболее предпочтительной структуры — монокристаллов с преимущественным направлением роста <100>. [c.232]

Большое научное и практическое значение имеют монокристаллы. Монокристаллы отличаются минимальными структурными несовершенствами. Получение монокристаллов позволяет изучать свойства металлов, исключив влияние границ зерен. Применение в монокристалличе-ском состоянии германия и кремния высокой чистоты дает возможность использовать их полупроводниковые свойства и свести к минимуму неконтролируемые изменения электрических свойств. [c.77]

Метод нормальной направленной кристаллизации (рис. 18.12) используют для очистки полупроводника от примесей, имеющих малое значение К, и для получения монокристаллов. Химически очищенный полупроводник помещают в ампулу (или в графитовую лодочку), которую перемещают в печи, имеющей по длине большой градиент температуры. В начале процесса полупроводник расплавляется, а затем часть его, попадая в зону печи с пониженной температурой, кристаллизуется. Если кристаллизация начинается с острого конца ампулы, то растет очищенный монокристалл. Примеси, у которых А < 1, сохраняются в жидкой фазе. Распределение примеси по длине кристалла при нормальной направленной кристаллизации для разных значений К показано на рис. 18.12, в. После затвердевания конец кристалла, обогащенный примесью, отрезают. [c.591]

Плазменное оборудование используется и в технологии выращивания монокристаллов тугоплавких веществ. Разработанный еще в конце 60-х годов XX века в Институте металлургии им. А.А. Байкова плазменно-дуговой метод получения монокристаллов тугоплавких металлов обеспечивает получение крупных [c.450]

Рис. 4.6.8. Схема установки для получения монокристаллов тугоплавких металлов

Этим требованиям в достаточной степени удовлетворяет электродуговой плазмотрон, входящий в комплект промышленной установки плазменного выращивания монокристаллов тугоплавких металлов Монокристалл ПД-3 (рис. 4.6.9). Он состоит из вольфрамового катода 1 с держателем 2 и формирующего сопла 3. Вторым электродом плазменной горелки (анодом) служит выращиваемый монокристалл. Мощность такого плазмотрона составляет 30 кВт, которой достаточно для получения монокристаллов вольфрама диаметром 50 мм [11]. [c.451]

Изучение разбавленных растворов различных металлов в натрии или калии [464] показало, что эвтектический сплав можно разделить на составные элементы с помощью электропереноса если температура близка к линии ликвидус, первые концентрационные изменения свидетельствуют о начале затвердевания у электродов. Два эти затвердевающих фронта будут затем разрастаться по направлению друг к другу. Таким образом, в дополнение к основному его значению электроперенос может помочь регулировать рост кристаллов из сплава или стимулировать плавление при получении монокристаллов и регулировать движение расплавленной зоны по твердому стержню при зонной очистке. В общих случаях ток, проходя между твердым веществом и жидкостью, может управлять концентрацией примесей при условии, что они подвержены переносу [360, 361, 465, 466]. Этот аспект проблемы изучается в нескольких лабораториях, в том числе и в лаборатории Бирмингемского университета. [c.147]

Метод зонной перекристаллизации (плавки) для получения монокристаллов состоит в том, что плавление по-ликристаллического слитка, помещенного в тигель, осуществляется с помощью нагревателя, создающего короткую зону, температура которой [c.82]

В результате химической переработки исходного сырья образуется тетрахлорид германия, который путем дальнейших операций переводят в диоксид германия (GeOs) — порошок белого цвета. Диоксид германия восстанавливается в водородной печи при температуре 6М—700 С до элементарного германия, представляющего собой серый порошок. В некоторых случаях порошок германия получают непосредственно из Ge l4 путем разложения этого соединения при высокой температуре в атмосфере паров цинка. Порошок германия подвергают травлению в смеси кислот и сплавляют в слитки. Слитки германия используют в качестве исходного материала для получения особо чистого германия методом зонной плавки или же для непосредственного получения монокристаллов методом вытягивания из расплава (метод Чохральского). [c.251]

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]

Получение монокристаллов тугоплавких металлов без дефектов и примесей (в таком состоянии они имеют очень стабильные свойства), что очень важно для новой техники, в настоящее время все е1де очень затруднено. [c.332]

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]

Получение монокристаллов сульфида кадмия двух типов (высокоомных и низкоомных) — это два самостоятельных процесса, каждый из которых обладает определенными технологическими особенностями. В настоящее время сульфид кадмия получается двумя путями выращиванием из паровой фазы и из расплава под давлением инертного газа. В первом случае получаются нефото-чувствительные высокоомные кристаллы (они непригодны для целей усиления ультразвука). Во втором случае в зависимости от технологии процесса получаются либо низкоомные, либо высокоомные кристаллы. [c.327]

Первая группа методов основана на использовании химических транспортных реакций и характеризуется тем, что кристаллизация осаждаемого металла в этом случае осуществляется из паров его галоидных соединений (иодидов или хлоридов). Для получения монокристаллов молибдена используются преимущественно, хлориды (см. главу V). В общем дислокационный механизм роста кристаллов из газовой фазы сводится к спиральному присоединению атомов на ступеньке, образованной винтовой дислокацией [21, 77, 125], и в зависимости от режима осаждения позволяет получить поли- и монокристалли-ческие осадки. Скорости химических процессов осаждения металлов в молекулярном, кинетическом или диффузионном режимах очень велики и не зависят от механизма массообмена. Характер кристаллизации и скорость роста кристаллов осаждаемого металла в основном определяется относительным пере-насыш,ением газовой фазы. Осадки в виде высокочистых монокристаллов растут при малых степенях пересыщения газовой фазы, в то время как средние степени пересыщения обеспечивают рост массивных поликристаллов. При высоких степенях пересыщения образуются порошки посредством гомогенного зарождения в газовой фазе. [c.81]

Вторая группа методов получения монокристаллов молибдена основана на рекристаллизационном отжиге металла, деформированного предварительно на несколько процентов (1—10%). Сущность метода состоит в том, что одно из рекри-сталлизованных зерен в металле растет значительно быстрее за счет соседних. Образованию монокристалла во всем объеме исходного поликристалла при этом способствует создание градиента температур вдоль оси образца, а также термоциклиро-вание [25, 102]. В сильнодеформированном молибдене (на 70% и более) наблюдается аномальный рост зерен в процессе вторичной рекристаллизации, особенно, если имеется четко выраженная текстура деформации. Образованию монокристаллов в сильнодеформированном молибдене способствует создание достаточно большого подвижного температурного градиента по направлению деформации. В этом случае сильно активизируется миграция границ растущих зерен. Таким образом, например, можно получать монокристаллические молибденовую и вольфрамовую проволоки [113]. [c.81]

Для получения монокристалльиых пластин с плоскостью 110 со стабильной структурой можно использовать пластическую деформацию до 20—30%, при которой в деформирован-йых монокристаллах молибдена дислокации распределяются равномерно, что приводит при высокотемпературном отжиге только к стабильной полигональной структуре [24, 40, 75, 121, 135, 136, 209]. Кроме того, снижение склонности деформированных монокристаллов молибдена ориентации с плоскостью 110 к рекристаллизации может быть осуществлено тормозящим действием дорекристаллизационного отжига на промежуточных степенях деформации, точно так же, как это было сделано для полнкристаллического молибдена [11]. Этот эффект исследовали на монокристаллах молибдена ориентации 110 <001> [c.100]

Для полученпя совершенной монокристаллической структуры и высокой пластичности сварных соединений необходимо выполнять следующие условия при оварке [137, 161, 163, 164] 1) фронт кристаллизации должен быть плоским 2) скорость перемещения расплавленной зоны должна быть достаточно низкой, совпадающей или близкой к скорости движения зоны при получении монокристалла зонной плавкой 3) объем расплавленного металла должен быть минимальным 4) исходная затравка или соединяемые части должны содержать минимальное количество примесей . 5) угол разориентации свариваемых монокристаллов не должен превышать критического значения — [c.103]

Для получения монокристаллов ряда тугоплавких разлагающихся полупроводниковых соединений при-неаяют кристаллизацию из газовой фазы методами суб-лвмацвш и хим. транспортных реакций (иапр., dS, ZdS, si , AIN). [c.47]

Методы, применяемые для направленной кристаллизации эвтектических сплавов (аналогичные методам получения монокристаллов Бриджмена, Чохральского, зонной плавки), должны обеспечивать плоский фронт кристаллизации — поверхность раздела между жидкой и твердыми фазами и однонаправленный отвод теплоты. В этом случае фазы эвтектики кристаллизуются перпендикулярно к поверхности раздела и следуют за ей по мере перемещения фронта кри- таллизации, образуя ориентированнее волокнистые или пластинчатые Ристаллы. [c.359]

Метод получения монокристаллов карбида титана плавлением не нашел цшрокого применения из-за высоких энергетических затрат и сложности аппаратурного оформления. И в дальнейшем зтот метод, по-види- [c.33]

Одним из малознергоемких методов получения монокристаллов Ti является растворный метод, заключающийся во взаимодействии растворенных в металлических или солевых рарплавах атомов различных сое-[щнений титана и углерйда с образованием карбида титана. В качестве растворителя используются железо, кобальт, никель, алюминий и магний [49, 50]. [c.34]

В применении к монокристаллам разлагающихся полупроводниковых соединений (GaAs, InP, GaP, dTe и др.) метод Чохральского реализован в варианте жидкостной герметизации расплава в тигле слоем борного ангидрида. Получение монокристаллов осуществляется в полностью автоматизированных установках высокого давления, обеспечивающих выращивание слитков диаметром до 150 мм и массой до 30 кг. При этом используют как совмещенный, так и раздельный процессы синтеза исходного соединения и выращивания монокристаллов. В качестве материалов для изготовления тиглей применяются кварцевое стекло и пиролитический нитрид бора. [c.42]

При использовании метода монокристалличе-ского затвердевания, как и при направленном росте, в течение всего цикла кристаллизации температура жидкой фазы должна быть вьппе температуры ликвидуса. Для вьфащивания монокристаллов используют метод затравок или метод селективного роста. Сложность получения монокристалла состоит в том, что лишь одно из многих зерен, которые зарождаются на поверхности кристаллизатора, должно прорасти через всю годную часть отливки. Чтобы сохранилось одно зерно растущий кристалл должен несколько раз поменять направление, прежде чем войдет в полезное сечение изложницы (рис. 12.9). Качество монокристаллических лопаток зависит от химического состава сплава и жесткого соблюдения технологического режима литья по выплавляемым моделям в полностью автоматизированных вакуумных печах. [c.584]

Ультрачистый водород находит применение в процессах термической обработки — светлого отжига магнитных материалов транс( орматерной стали, пермаллоя, сплавов альнико и др. в процессах получения монокристаллов полупроводников — восстановление окислов германия и силагюв кремния в процессах восстановления окислов металлов, в том числе окислов хрома и марганца в процессах термической обработки коррозионно-стойкой стали и жаропрочных сплавов в процессах спекания железных, железоникелевых сплавов и сплавов тугоплавких металлов. (Установка для получения ультрачистого водорода разработана Всесоюзным научно-исследовательским институтом металлургической теплотехники — ВНИИМТ.) [c.146]

Получение монокристаллов KNbOa в гидротермальных условиях описано в работе [91]. Опыты проводились в стальных автоклавах, футерованных платиновыми или серебряными вкладышами. Растворителем служил раствор КОН. Температура опытов изменялась от 400 до 600 °С перепад температуры в автоклаве составлял 30— 80 °С. В этой работе при всех условиях наблюдался рост кристаллов ниобата калия в верхней зоне автоклава на стенках вкладыша. При 600 °С образование кристаллов происходило очень энергично, при снижении температуры до 500 °С количество полученных кристаллов резко сокращалось и при 400 °С кристаллы KNbOa вообще не образовывались. Максимальный размер полученных по этому методу кристаллов достигал 2—3 мм. Кристаллы имели синюю окраску различной интенсивности. Форма полученных кристаллов зависела от перепада температур между зонами роста и растворения если он был меньше 50 °С, то кристаллы имели форму дендритов, образуя переплетение пластинчатых и игольчатых форм, при перепаде больше 50 °С образовывались изометрические кристаллы. [c.44]

В настЬящей главе продолжается рассмотрение щелочных и щелочноземельных ниобатов и танталатов, имеющих структуру вольфрамовых бронз. Так же как и в предыдущих главах, в определенной последовательности приводятся их диэлектрические, оптические, нелинейнооптические, физико-химические свойства, а также фазовые диаграммы и методы получения монокристаллов. Рассмотрение отдельных соединений следует друг за другом по мере заполнения пентагональных, тетрагональных и тригональных пустот в их кристаллических решетках щелочными и щелочноземельными ионами. Общая тенденция такова, что по мере усложнения химического состава соединения возникают дополнительные фазовые переходы, а состав кристалла сильнее отличается от сте-хиометрического состава расплава. Эти особенности значительно усложняют технологию получения этих соединений в монокристаллическом состоянии. [c.231]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...