Метод Чохральского
Выращивание кристаллов кремния
Выращивание кристаллов методом Чохральского
Может использоваться для выращивания кристаллов элементов и химических соединений, устойчивых при температурах плавления-кристаллизации. На рисунке показана схема установки для выращивания монокристаллов из расплава по методу Чохральского:. Затравка; 2 монокристалл; 3 высокочастотный редуктор; 4 расплав; 5 тигель из плавленого кварца; 6 графитовая оболочка нагреватель. За время промышленного использования с х годов были разработаны различные модификации метода Чохральского. Так, для выращивания профилированных кристаллов используется модификация метода Чохральского, называемая методом Степанова. Модификация наиболее известна применительно к выращиванию сапфира и кремния. CZochralski Zone - ср. Метод был разработан польским химиком Яном Чохральским и первоначально использовался им для измерения степени кристаллизации металлов олово, цинк, свинец. По некоторым сведениям, Чохральский открыл свой знаменитый метод в году, когда случайно уронил свою ручку в тигель с расплавленным оловом. Вытягивая ручку из тигля, он обнаружил, что вслед за металлическим пером тянется тонкая нить застывшего олова. Заменив перо ручки микроскопическим кусочком металла, Чохральский убедился, что образующаяся таким образом металлическая нить имеет монокристаллическую структуру. В экспериментах, проведённых Чохральским, были получены монокристаллы размером около одного миллиметра в диаметре и до см длиной. В сотрудники американской корпорации Bell Labs Тил Gordon K. Teal и Литтл J. Little использовали метод Чохральского для выращивания монокристаллов германия высокой чистоты, положив тем самым начало использованию метода Чохральского для промышленного производства полупроводниковых кристаллов, который в то время использовался главным образом для производства транзисторов. М етод относят ктигельным, поскольку при выращивании используются контейнеры из материалов, устойчивых к расплаву и атмосфере установки. При выращивании кристаллов из тигля происходит загрязнение расплава материалом. Метод характеризуется наличием большой открытой площади расплава, поэтому летучие компоненты и примеси активно испаряются с поверхности расплава. Концентрация кислорода и равномерность её распределения в готовом слитке являются важными параметрами, поэтому давление и скорость протока над расплавом аргоновой атмосферы, обычно подбирают экспериментально и регулируют в течение всего процесса. Для обеспечения более равномерного распределения температуры и примесей по объёму расплава затравочный кристалл и тигель с расплавом вращают, причём обычно в противоположных направлениях. Несмотря на это, вращения в заведомо неоднородном тепловом поле всегда приводят к появлению на поверхности слитка мелкой винтовой нарезки. Более того, в случае неблагоприятных условий роста помимо винтовой нарезки на поверхности сам слиток может расти в форме штопора коленвала. Аналогичная картина и с распределением примесей: Это обусловливает неравномерность распределения компонентов расплава по диаметру слитка по сечению. Дополнительным фактором, оказывающим влияние на распределение примесей по сечению, являются устойчивые и не устойчивые турбулентные вихри в расплаве при выращивании слитков большого диаметра. М етод отличается наличием большого объёма расплава, который по мере роста слитка постепенно уменьшается за счёт формирования тела кристалла. При росте кристалла на фронте кристаллизации постоянно происходит оттеснение части компонентов в расплав. Расплав постепенно обедняется компонентами, более интенсивно встраивающимися в кристалл, и обогащается компонентами, оттесняемыми при росте кристалла. По мере роста концентрации компонента в расплаве его концентрация повышается и в кристалле, поэтому распределение компонентов по длине слитка неравномерно для кристаллов германия характерно повышение концентраций углерода и легирующих примесей к концу слитка. Кроме того, при уменьшении объёма расплава уменьшается площадь контакта расплава с материалом тигля, что уменьшает поступление загрязнений из тигля в расплав. Выращивание кристалла идёт со свободной поверхности расплава, не ограничивается стенками контейнера тигля , поэтому кристаллы, полученные методом Чохральского, менее напряжены, чем кристаллы, полученные другими тигельными методами. Форма кристалла близка к цилиндрической, но при этом проявляются искажения, определяемые тепловыми условиями выращивания, скоростью вытягивания, кристаллической структурой и кристаллографической ориентацией выращиваемого слитка. Бездислокационные слитки германия, выращиваемые в направлении [], при значительном переохлаждении стремятся приобрести выраженную квадратную огранку, причём снижение скорости вытягивания способствует проявлению огранки. Инициация процесса выращивания производится путём введения в расплав затравочного кристалла необходимой структуры и кристаллографической ориентации. При смачивании затравки расплавом из-за поверхностного натяжения в жидкости на поверхности затравочного кристалла сначала образуется тонкий слой неподвижного расплава. Атомы в этом слое выстраиваются в упорядоченную квазикристаллическую решётку, продолжающую кристаллическую решётку затравочного кристалла. Таким образом, выращиваемый слиток получает ту же кристаллическую структуру, что и исходный затравочный кристалл. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? На рисунке показана схема установки для выращивания монокристаллов из расплава по методу Чохральского: Затравка; 2 монокристалл; 3 высокочастотный редуктор; 4 расплав; 5 тигель из плавленого кварца; 6 графитовая оболочка нагреватель За время промышленного использования с х годов были разработаны различные модификации метода Чохральского. История Метод был разработан польским химиком Яном Чохральским и первоначально использовался им для измерения степени кристаллизации металлов олово, цинк, свинец. Характеристики метода М етод относят ктигельным, поскольку при выращивании используются контейнеры из материалов, устойчивых к расплаву и атмосфере установки.
Способы выращивания кристаллов лекция 3. Эпитаксиальные методы получения наноструктур. Выращивание кристаллов в домашних условиях. Методы синтеза коллоидных кристаллов. Технологии создания и обработки кристаллических материалов. Распределение примесей в процессе выращивания мультикристаллического кремния. Пироп, альмандин, рубин, шпинель. Выращивание кристаллов методом Чохральского. Метод был разработан польским химиком Яном Чохральским и первоначально использовался им для измерения степени кристаллизации металлов олово, цинк, свинец. По некоторым сведениям, Чохральский открыл свой знаменитый метод в году, когда случайно уронил свою ручку в тигель с расплавленным оловом. Вытягивая ручку из тигля, он обнаружил, что вслед за металлическим пером тянется тонкая нить застывшего олова. Заменив перо ручки микроскопическим кусочком металла, Чохральский убедился, что образующаяся таким образом металлическая нить имеет монокристаллическую структуру. В экспериментах, проведённых Чохральским, были получены монокристаллы размером около одного миллиметра в диаметре и до см длиной. Метод Чохральского Метод Чохральского относится к методам с неограниченным объемом расплава, поскольку перед кристаллизацией исходный материал в тигле целиком расплавляется. При этом температура расплава поддерживается постоянной, а выращивание осуществляется за счет вытягивания монокристалла из 4. Преимущества метода Чохральского Отсутствие прямого контакта между стенками тигля и растущим монокристаллом, позволяющее избежать критических по величине остаточных напряжений; Возможность извлечения кристалла из расплава на любом этапе выращивания метод декантации , что очень важно при определении условий выращивания монокристаллов 5. Возможность заведомо задавать геометрическую форму растущего монокристалла путем варьирования температуры расплава и скорости вытягивания. Это преимущество позволяет избавиться от большей части дислокаций, которые выходят на боковую поверхность, а не углубляются в растущий монокристалл 6. Недостатоки метода Чохральского Для реализации процесса роста необходим тигель, который может оказаться источником примесей. Сравнительно большой объем расплава, характерный для метода Чохральского, способствует возникновению сложных гидродинамических потоков, которые, в свою очередь, снижают условия стабильности процесса кристаллизации и приводят к неоднородному распределению примесей в монокристаллах. Основные стадии технологического процесса выращивания монокристалла а б в г Основные шаги при выращивании кристалла методом вытягивания из расплава: Величины и соотношение радиального и осевого градиентов температуры обусловливают форму фронта кристаллизации вытягиваемого кристалла, Величины и соотношение радиального и осевого градиентов температуры обусловливают форму фронта кристаллизации вытягиваемого кристалла, который может быть выпуклым в расплав, плоским и вогнутым в сторону кристалла. Изотермические поверхности в растущем кристалле при вогнутом в кристалл а и плоском б фронте кристаллизации. Наиболее неблагоприятным для выращивания монокристаллов с низкой плотностью дефектов является вогнутый фронт кристаллизации, а благоприятным - плоский фронт кристаллизации. Поскольку на практике обеспечить его зачастую бывает очень трудно, вытягивание кристаллов проводят при слегка выпуклом фронте кристаллизации. Тепловой узел установки с выращенным монокристаллом германия диаметром 65 мм. Ростовая камера с тепловым узлом из графита Тепловой узел включает в себя подставку для тигля, нагреватель, систему экранов. Конструкция теплового узла практически во многом определяет особенности кристаллизации, макро- и микроструктуру выращиваемого монокристалла, распределение в нем легирующих примесей. Тепловой узел как технологическая система содержит взаимозависимые элементы, то есть варьируя конструкцию нескольких элементов, можно получать практически идентичные условия выращивания Источники нагрева Среди многообразия источников нагрева можно выделить две группы: Важное различие их заключается в том, что нелучевые источники нагрева практически трудно, а зачастую невозможно вынести за пределы кристаллизационной камеры. Тигли 1 2 Сосуды, заключающие расплав, называются тиглями,. В ряде случаев выращиваемый из расплава монокристалл принимает форму заключающего его сосуда. Материал тигля должен отвечать ряду требований: Графитовый тигель для выращивания монокристаллов германия методом Чохральского. Диаметр тигля мм.
Что можно варить курам
Скачать minecraft 1.8 8
Сайт решения математических задач
Какое давление в шинах на газели 2705
Комплект для новорожденного схема и описание