Методы выращивания монокристаллов

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

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]

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]

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

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]

Существует несколько методов выращивания монокристаллов карбида кремния [c.47]

Технологические основы монокристаллического литья. Существует много методов выращивания монокристаллов. Ряд методов по- [c.367]

Наиболее универсальным методом выращивания монокристаллов БОЛЬШИХ диаметров остается метод Чохральского. Увеличение диаметра выращиваемых монокристаллов и необходимость обеспечения высокой экономической эффективности технологического процесса в цепочке [c.39]

Методы выращивания монокристаллов полупроводников из расплава ограничиваются их свойством расширяться при затвердевании подобно воде. Объем германия при затвердевании увеличивается более чем на 5%, кремния — примерно на 10%. Поэтому применение всех методов, в которых выращиваемый кристалл находится в процессе роста в контакте со стенками сосуда, вмещающего расплав, исключается. Вследствие увеличения объема при затвердевании кристалл оказывает давление на стенки сосуда, испытывая такое [c.486]

Вероятно, будут найдены простые методы выращивания монокристаллов для таких случаев специального применения, где выбор материала определяется его свойствами, а не стоимостью. Существующие значения электрической проницаемости порядка 38 для диэлектрической высокой стабильности с нулевым температурным коэффициентом, вероятно, удастся удвоить. Достигнутая в настоящее время толщина пленок порядка 25 мк может быть еще снижена и, очевидно будет доведена до 5 мк. Уменьшение коэффициента потерь до значений ниже 0,01% позволит заменить массивные бумажные конденсаторы с масляным наполнением керамическими конденсаторами. [c.373]

Методы выращивания монокристаллов [c.13]

Таким образом, выращивание монокристаллов из расплава, так же как и получение монокристаллов из твердой фазы без расплавления, осуществляется механизмом собирательной рекристаллизации. Практическая возможность осуществления этого процесса рекристаллизации, т. е. достаточно высокая его скорость, достигаемая в различных методах выращивания монокристаллов из расплава, определяется высокой температурой на границе твердый металл — расплав и сравнительно медленным теплоотводом. [c.19]

Третью группу методов составляют методы выращивания монокристаллов из растворов или конденсацией из газовой фазы. Эти методы редко используются для получения металлических монокристаллов и поэтому нами рассматриваться не будут. [c.19]

МЕТОДЫ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ [c.309]

Электронно-лучевую плавку используют для зонной очистки монокристаллов и их выращивания. Наиболее распространенный метод выращивания монокристаллов с помощью электронных пучков - метод Чохральского (см. рис. 5.9). [c.537]

В настоящее время определились два направления в решении проблемы повышения прочности — получение кристаллов с малым числом дефектов (например, нитевидных) и создание в поликристаллическом материале тонкой структуры с множеством малоподвижных дефектов (заблокированных дислокаций). Разработаны методы выращивания монокристаллов из всех металлов и многих других сплавов. Это потребовало использования вакуумных установок и таких новейших средств нагрева, как электронный пучок, плазма и др. [c.78]

Дислокации — линейные дефекты кристаллической решетки типа обрыва или сдвига атомных плоскостей, нарушающие правильность их чередования. Энергия образования дислокаций существенно выше энергии образования точечных дефектов, поэтому они не могут существовать в измеримых концентрациях как термодинамически устойчивые дефекты. Они легко образуются при выращивании монокристаллов или эпитаксиальных пленок, сопровождающемся термическими, механическими и концентрационными напряжениями, приводящими к пластической деформации кристалла. Часть дислокаций может сохраняться в кристалле даже после самого тщательного отжига. Более подробно вопрос о причинах возникновения дислокаций будет рассмотрен при обсуждении методов выращивания монокристаллов и эпитаксиальных пленок (см. гл. 6 [c.95]

В полупроводниковых монокристаллах, выращенных в обычных условиях, плотность дислокаций колеблется в пределах N0 = 10 -10 см . Путем отжига можно понизить эту плотность до 10 -10 см . Методы выращивания монокристаллов, практически не содержащих дислокаций, сложны и разработаны только для немногих материалов, в частности для германия и кремния и некоторых соединений А "В (см. гл. 7). [c.111]

Все технологические методы выращивания монокристаллов из жидкой фазы можно разделить на две группы выращивание из собственных расплавов и выращивание из растворов. [c.219]

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]

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]

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]

МЕТОДЫ ВЫРАЩИВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА [c.51]

Рассмотрим основные методы выращивания диэлектрических монокристаллов из расплава. [c.53]

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]

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]

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

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]

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]

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]

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]

Как уже отмечалось выше, широкодоступные кристаллы имеют межплоскостное расстояние не более 0,4—0,5 нм и поэтому в силу условия Брэгга не могут применяться для спектроскопии МР-диапазона в области длин волн, больших I нм. Ввиду практической важности задач МР-спектроскопии уже в течение многих лет развиваются методы выращивания монокристаллов с межплоскостными расстояниями свыше 0,4—0,5 нм. Среди них прежде всего следует назвать соли фталевой кислоты (КАР, RAP, Т1АРК Число таких кристаллов невелико, а практическое применение нашли единицы. В то же врегля в литературе имеются сообщения о том, что получены образцы рентгеновских кристаллов с межплоскостным расстоянием — 5 им. [c.9]

Метод выращивания монокристаллов из распла-в а (метод Чохральского), как правило, обеспечивает высокие скорости выращивания и получение больших но размеру кристаллов. Схема установки представлена на рис. 14.4. Сущность метода заключается в том, что в тигель с расплавленным материалом опускают мо-нокристаллическую затравку. После оплавления затравки, которое обеспечивает хорошее ее смачивание расплавом, затравку медленно поднимают. Жидкость, тянущаяся за затравкой, попадая [c.105]

В практике изготовления монокристаллов ферритов применяют в основном два метода выращивание монокристаллов из растеора в расплаве и пламенно-водородный метод (метод Вернейля). [c.307]

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]

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]

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]

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]

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]

Получение ортоферритовых и гранатовых монокристаллов. Монокристаллы ортоферритов и гранатов получают двумя основными методами выращиванием из расплава и бестигель-ной зонной плавкой. [c.490]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...