Выращивание монокристаллов из раствора

В процессе выращивания монокристаллов из растворов обычно из паров и при хим. реакциях о<1, при [c.497]

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]

Выращивание монокристаллов из раствора 235 [c.235]

Выращивание монокристаллов твердых растворов нио-бата бария-стронция по методу Чохральского, как правило, проводится с использованием индукционного нагрева на стандартной кристаллизационной установке (рис. 4.36). Она состоит из ростовой камеры, на которой размещаются механизмы подъема и вращения штока, вакуумной системы, стойки с двигателями постоянного тока,, ВЧ генератора, устройства, согласующего генератор с индуктором, и пульта управления. Скорость вращения верхнего водоохлаждаемого штока может плавно изменяться в пределах [c.156]

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

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]

Метод жидкостной эпитаксии по своей сути ничем не отличается от метода выращивания объемных монокристаллов из растворов, который уже подробно рассматривался (см. гл. 6). Основным преимуществом метода жидкостной эпитаксии является то, что рост эпитаксиальной пленки происходит при температурах более низких, чем температура плавления исходного вещества. Разберем подробнее этот метод выращивания эпитаксиальных пленок на примере системы Ое-1п. Для этого рассмотрим диаграмму состояния системы Ое-1п со стороны 1п. Температура плавления индия значительно ниже, чем у Ое (рис. 9.6), поэтому он и используется в качестве растворителя. Из диаграммы следует, что, меняя процентное содержание индия в сплаве Ое-1п в соответствии с линией ликвидуса, можно менять температуру кристаллизации сплава. При охлаждении жидкой фазы вдоль линии 1 при температуре 400°С (точка пересечения с линией ликвидуса) раствор переходит в пересыщенное [c.336]

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]

В последние годы резко повысился интерес к таким широкозонным полупроводниковым материалам как карбид кремния и нитриды элементов III фуппы Периодической системы. Эти материалы обладают очень высокими температурами плавления и чрезвычайно высокими давлениями паров летучих компонентов над собственными расплавами. Для выращивания достаточно крупных монокристаллов этих материалов приходится использовать кристаллизацию из растворов и различные методы кристаллизации из газовой фазы, в том числе в аппаратуре высокого давления. Получение достаточно крупных и совершенных монокристаллов этих широкозонных полупроводников связано с преодолением большого количества принципиальных сложностей и, за исключением карбида кремния, еще не вышло за рамки лабораторных исследований. [c.44]

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]

Наряду с двойниками прорастания в монокристаллах, особенно при их выращивании из растворов, могут образовываться двойники срастания. Причиной образования двойников срастания является отклонение направления роста монокристалла от некоторого определяемого кристаллической структурой полупроводника направления. Например, рост монокристаллов с алмазоподобной структурой происходит преимущественно в результате развития наиболее плотноупакованных атомами плоскостей 111 . Выращивание таких монокристаллов в направлениях, отличных от направления <111>, приводит к возникновению двойников срастания вследствие стремления одной из систем плоскостей 111 в растущем монокристалле стать в положение, определяемое основным градиентом температуры. Поэтому наиболее склонным к двойникованию направлением роста будет направление [100], в котором четыре плоскости (111) расположены под углом 36° 16 к направлению роста кристалла. В этом случае плоскость двойникования оказывается параллельной одной из плоскостей 111 , а осью двойникования является одно из направлений <111>. [c.244]

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]

Ряс. 2. Выращивание монокристалла из рдствора а — метод испарения растворителя 6 — метод подпитки в, г — метод температурного градиента. 1 — раствор 2 — монокристалл [c.209]

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]

Идея первого способа состоит в опускании в расплав подпитывающего стержня (рис. 7.2). Процессом подпитки можно управлять, меняя площадь поперечного сечения подпитывающего стержня, его состав и механическую скорость его подачи. При необходимости в расплав может одновременно вводиться несколько стержней. Для того, чтобы получить математическое выражение, описывающее процесс выравнивания состава в данном методе, необходимо составить уравнение баланса примеси в расплаве и приравнять изменение концентрации примеси нулю. Из этого уравнения для любого варианта механической подпитки расплава опускающимся стержнем легко найти условия, обеспечивающие получение однородного кристалла. Так, для наиболее интересного с практической точки зрения режима получение легированных кристаллов рещение уравнения сводится к отысканию либо нужной концентрации подпитывающего стержня при заданных остальных параметрах, либо к отысканию его площади поперечного сечения. В частности, если сечения вытягиваемого кристалла и стержня подпитки равны, и равны их плотности, то состав подпитывающего стержня должен быть равен составу растущего кристалла. Этот способ выравнивания состава позволяет получать однородные монокристаллы с высоким выходом и большим диапазоном уровней легирования. Он используется и для выращивания монокристаллов твердых растворов (см. гл. 6), например, в таких системах как Ge-Si, Bi-Sb, InAs-GaAs и т.д. [c.272]

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]

МОНОКРИСТАЛЛОВ ВЫРАЩИВАНИЕ осуществляют из газовой, жидкой и твёрдой среды (см. Яр -сталлизация), Выбор метода выращивания определяется областью устойчивости вещества, наличием, типом и темп-рой фазовых переходов, хим. свойствами, давлением насыщенного пара и др. Большие, совершенные кристаллы получают, применяя лзатравки и создавая оптим. пересыщение (переохлаждение) а на поверхности кристаллизации. Наиб, крупные (до 1 м) кристаллы получают из расплава или раствора. [c.208]

Монокристаллы ниобата бария-натрия могут быть получены методами Киропулоса [561, Бриджмена [57] и из раствора в расплаве [52, 58]. В работе [59] сообщается о попытке выращивания кристаллов НБН методом пла- [c.204]

Если при кристаллизации из жидкой фазы (раснлава или раствора) росту кристалла ничто не препятствует, то получается тело, имеющее правильную огранку. Так, если ввести зародыш кристалла соли в слабопересыщенный раствор, что обеспечивает медленную кристаллизацию, можно получить хорошо образованный монокристалл. Чтобы вырастить металлический кристалл с естественной огранкой, нужно создать условия, в которых зародыш мог бы расти сравнительно медленно, не встречая препятствий. Этого можно достичь, используя подробно разработанную технику выращивания монокристаллов [1 ]. В производственных условиях благоприятная обстановка создается иногда в зоне усадочной раковины медленно затвердевающего слитка. Примером может служить знаменитый кристалл Чернова , описанный многократно в курсах металловедения. Обычно же кристаллизация приводит к образованию конгломерата беспорядочно ориентированных друг относительно друга кристаллитов, огранка которых не связана с определенными кристаллографическими плоскостями. [c.19]

УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ ГАЛЛИЙЗАМЕЩЕННЫХ ФЕРРОГРАНАТОВ ИТТРИЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ НА ЗАТРАВКАХ ИЗ РАСТВОРОВ В БОР-БАРИЕВОМ РАСПЛАВЕ [c.55]

Выращивание и морфология кристаллов РеВОз. Монокристаллы бората железа были получены методом спонтанной кристаллизации из раствора в расплаве различных растворителей. Кристаллизация проводилась в платиновых тиглях объемом 100—450 мл, общий вес шихты 250—850 г, диапазон рабочих температур 1423—873 °К, скорость охлаждения расплава от 10 до 0,5 ° час. [c.157]

Движущей силой процессов кристаллизации из жидкой фазы является разница свободных энергий фаз, которая увеличивается с ростом переохлаждения. Особенность роста из раствора или раствора-расплава - необходимое концентрационное переохлаждение, а следовательно, высокая степень зависимости от диффузии, лийитирующей процесс на межфазной границе. Особенно это значимо при выращивании многокомпонентных монокристаллов сложных соединений. [c.311]

Карбид кремния плавится инконгруэнтно при t 2830 С, разлагаясь на Si и С. Поэтому монокристаллы Si выращивают из растворов в расплаве или из газовой фазы. При выращивании из растворов в расплаве в качестве растворителей применяют Si, Si + Со, Si + Сг, Si + РЗМ, Ge, Sn, Ga, г, s, Dy, Nd, Pr и др. Использование РЗМ в качестве растворителей позволяет выращивать монокристаллы размером 10x10x3 мм методом зонной плавки (см. рис. 5.6). Однако малая скорость выращивания как условие получения качественного кристалла привела к тому, что раствор-расплавная методика в производстве Si используется только для получения эпитаксиальных пленок. Кристаллы же карбида кремния выращивают из газовой фазы [c.654]

Кристаллы ADP и KDP обладают двумя ценными качествами, которые обусловливают их широкое применение в приборах нелинейной оптики. Это, во-первых, значительная стойкость к воздействию лазерного излучения. Кристаллы обладают как высокими порогами механического разрушения в высокоинтенсивных пучках, так и высокими порогами возникновения оптических неоднородностей вследствие изменения показателей преломления, которые возникают под действием излучения непрерывных лазеров небольшой мощности. Вторым ценным свойством этих кристаллов является простота выращивания их из водных растворов, что позволяет легко получагь большие монокристаллы высокого оптического качества. [c.121]

Монокристаллы полупроводниковых соединений АВ, изготовленные методом выращивания из раствора, обычно получают из раствора Ai B с X, отличающимся от стехиометрического значения, характерного для соединения. В качестве примера рассмотрим кристаллизацию соединения GaP из раствора Gai P . Диаграмма состояния системы Ga-P представлена на рис. 6.6. Температура плавления GaP — 1470°С Ga и Р при одной и той же температуре имеют резко различающиеся давления паров. Все составы с х < 0.5 будут плавиться при температурах ниже, чем само соединение. Таким образом, Ga можно использовать как растворитель, а из раствора Gai P при температурах, соответствующих заданным значениям X, выращивать соединение GaP. Действительно, охлаждая раствор по линии 1 на рис. 6.6, мы пересечем линию ликвидуса при температуре 71, то есть при 71 раствор окажется в пересыщенном состоянии и из него начнет выделяться твердая фаза. Первые кристаллики будут иметь состав, соответствующий пересечению коноды с линией солидуса, а состав жидкой фазы будет определяться по пересечению коноды с линией ликвидуса. При дальнейшем охлаждении (равновесном) составы жидкой и твердой фаз будут изменяться по линиям ликвидуса и солидуса соответственно. При этом жидкая фаза будет обогащаться Ga, а состав твердой фазы будет неизменным — GaP, так как линия солидуса вертикальная. Количество твердой и жидкой фазы при каждом значении [c.236]

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]

Особое место среди примесей в кремнии и германии занимает кислород, который является остаточной, в больщинстве случаев вредной примесью его концентрация зависит от способа получения кристалла. О поведении кислорода в 51 и Ое известно, что он в рещетке основного вещества присутствует либо в атомарном виде, либо образует комплексы типа 51(0е)0 . При этом, если атомы кислорода размещаются в междоузлиях, то они, по-видимому, электрически неактивны. Донорными же свойствами обладают некоторые комплексы 51(0е)0 . Больще всего кислорода обычно содержат монокристаллы кремния (германия), выращенные из кварцевых контейнеров (содержание кислорода в кремнии составляет 10 см , см. гл. 5). Обычно при выращивании из расплава больщая часть атомов кислорода размещается в междоузлиях и образует электрически неактивные комплексы 510г, хотя в малых концентрациях могут образовываться и электрически активные комплексы более высокого порядка. Процессы, связанные с нагревом кристалла (термообработка, диффузия), могут приводить к перераспределению по концентрации различных типов кремний(германий)-кислородных комплексов. Это перераспределение происходит в тех случаях, когда распределение кислородных комплексов неравновесно (твердый раствор 51(0) находится в пересыщенном состоянии при температуре обработки). Изменение концентрации электрически активных комплексов приводит к изменению электрических свойств кристалла. В частности, при низкотемпературной (300-500°С) обработке в кристаллах 51 образуются термодоноры 5104 в измеримых концентрациях, которые устойчивы при 430°С комплексы [c.131]

Стоит упомянуть две разновидности этих методов, которые незаменимы при получении некоторых кристаллических веществ. Одной из них является гидротермальный метод, который состоит в том, что слабо растворимое в обычных условиях вещество растворяют в замкнутой системе при высоком давлении и температуре. Интересный пример применения данного метода —выращивание крупных кристаллов кварца, SiOg мало растворим в воде при обычных условиях, но при давлении 20 ООО атм и температуре 400° он хорошо растворяется в 1 М. растворе NaOH. Температурный градиент в автоклаве обеспечивает растворение кварца в одной зоне автоклава и кристаллизацию его на подготовленной затравке в другой зоне этим методом получают монокристаллы весом до килограмма. Пока метод не нашел широкого распространения, но он очень перспективен, особенно если учесть возможность использования неводных растворителей. Другой разновидностью является применение неорганических ионных солей в качестве высокотемпературных растворителей для тугоплавких веществ. Этот метод носит название раствор в расплаве . Он нашел применение, например, для получения кристаллов ферри- [c.211]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...