Üksikkristallide radiaalse takistuse ühtlust mõjutavad peamised põhjused on tahke-vedeliku liidese tasapinnalisus ja väikese tasapinna efekt kristallide kasvu ajal.
Tahke-vedeliku piirpinna tasasuse mõju Kristallide kasvu ajal, kui sulatit segatakse ühtlaselt, on võrdne takistuspind tahke-vedeliku piirpinnaks (lisandite kontsentratsioon sulatis erineb lisandite kontsentratsioonist kristallis, seega takistus on erinev ja takistus on võrdne ainult tahke-vedeliku liidesel). Kui lisand K<1, põhjustab sulamiga kumer liides radiaalse takistuse kõrge keskel ja madalal serval, samas kui sulatise suhtes nõgus liides on vastupidine. Tasapinnalise tahke-vedeliku liidese radiaalse takistuse ühtlus on parem. Tahke-vedeliku liidese kuju kristallide tõmbamise ajal määravad sellised tegurid nagu soojusvälja jaotus ja kristallide kasvu tööparameetrid. Sirgetõmmatud monokristallides on tahke-vedeliku pinna kuju selliste tegurite koosmõju tulemus, nagu ahju temperatuurijaotus ja kristallide soojuse hajumine.
Kristallide tõmbamisel on tahke-vedeliku liidesel neli peamist soojusvahetuse tüüpi:
Sula räni tahkumisel vabanev faasimuutuse varjatud soojus
Sulatuse soojusjuhtivus
Soojusjuhtivus ülespoole läbi kristalli
Kiirgussoojus läbi kristalli väljapoole
Varjatud soojus on kogu liidese jaoks ühtlane ja selle suurus ei muutu, kui kasvukiirus on konstantne. (Kiire soojusjuhtivus, kiire jahutamine ja suurem tahkumiskiirus)
Kui kasvava kristalli pea on monokristallahju vesijahutusega idukristallpulga lähedal, on kristalli temperatuurigradient suur, mis muudab kristalli pikisuunalise soojusjuhtivuse suuremaks kui pinnakiirguse soojus, nii et tahke-vedeliku liides, mis on sulandi suhtes kumer.
Kui kristall kasvab keskele, on pikisuunaline soojusjuhtivus võrdne pinnakiirguse soojusega, seega on liides sirge.
Kristalli sabas on pikisuunaline soojusjuhtivus väiksem pinnakiirguse soojusest, muutes tahke-vedeliku liidese sulatise suhtes nõgusaks.
Ühtse radiaaltakistusega monokristalli saamiseks tuleb tahke-vedeliku liides tasandada.
Kasutatavad meetodid on järgmised: ①Reguleerige kristallide kasvu termilist süsteemi, et vähendada termilise välja radiaalset temperatuurigradienti.
② Reguleerige kristallide tõmbamise parameetreid. Näiteks sulatise suhtes kumera liidese korral suurendage tõmbekiirust, et suurendada kristallide tahkumise kiirust. Sel ajal liidesele vabaneva kristallisatsiooni latentse soojuse suurenemise tõttu tõuseb sulamistemperatuur liidese lähedal, mille tulemusena sulab osa kristallist liidesel, muutes liidese tasaseks. Vastupidi, kui kasvuliides on sulatise suhtes nõgus, saab kasvukiirust vähendada ja sulam tahkub vastava mahu, muutes kasvuliidese tasaseks.
③ Reguleerige kristalli või tiigli pöörlemiskiirust. Kristallide pöörlemiskiiruse suurendamine suurendab kõrge temperatuuriga vedeliku voolu, mis liigub tahke-vedeliku liidesel alt üles, muutes liidese kumerast nõgusaks. Tiigli pöörlemisest põhjustatud vedeliku voolu suund on sama, mis loomulikul konvektsioonil ja efekt on täiesti vastupidine kristallide pöörlemisele.
④ Tiigli siseläbimõõdu ja kristalli läbimõõdu suhte suurendamine tasandab tahke-vedeliku liidese ning võib samuti vähendada dislokatsioonitihedust ja hapnikusisaldust kristallis. Üldiselt on tiigli läbimõõt: kristalli läbimõõt = 3–2,5:1.
Väikese tasapinna efekti mõju
Kristallide kasvu tahke-vedeliku liides on sageli kõverdunud tiigli sulamisisotermi piiratuse tõttu. Kui kristalli tõstetakse kristallide kasvu ajal kiiresti üles, tekib (111) germaaniumi ja räni monokristallide tahke-vedeliku liidesele väike tasane tasapind. See on (111) aatomiga tihedalt pakitud lennuk, mida tavaliselt nimetatakse väikeseks lennukiks.
Lisandite kontsentratsioon väikese tasapinna piirkonnas on väga erinev mitteväikese tasandi piirkonna omast. Seda lisandite ebanormaalse jaotumise nähtust väikese tasapinna piirkonnas nimetatakse väikese tasandi efektiks.
Väikese tasapinna efekti tõttu väheneb väikese tasapinna piirkonna takistus ja raskematel juhtudel tekivad lisanditest torusüdamikud. Väikese tasapinna efektist tingitud radiaalse takistuse ebahomogeensuse kõrvaldamiseks tuleb tahke-vedeliku liides tasandada.
Tere tulemast kõik kliendid üle kogu maailma külastama meid edasiseks aruteluks!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Postitusaeg: 24. juuli 2024