Creșterea cristalelor unice din topitură, tehnica Czochralski - tehnologia de cristale unice în creștere

Creșterea cristalelor unice din topitură

metoda Czochralski

În prezent, mai mult de jumătate din cristale importante punct de vedere tehnic crescute din topitură. Aceste metode sunt cultivate semiconductori elementar și metale, oxizi, halogenuri, calcogenuri, wolframite, vanadați, niobates și alte substanțe.

Una dintre metodele industriale cele mai utilizate pe scară largă pentru producerea de semiconductori și alte monocristalelor este metoda Czochralski. Proiectat în 1918. Materialul de pornire se încarcă într-un creuzet refractar și încălzit la o stare topită. Apoi, o tijă subțire de cristal de semințe cu un diametru de câțiva mm este stabilit într-un purtător cip răcit și imersată în topitură. topitura Coloana în comunicarea cu topitura de cristal în creștere, forța de tensiune superficială este susținută și formează meniscului între topitură și în creștere de suprafață de cristal. Astfel, limita de topitură de cristal, t. E. Partea frontală de solidificare, este dispus deasupra suprafeței topiturii. Înălțimea interfeței depinde de gradul de supraîncălzirii a topiturii și condițiile de îndepărtare a căldurii din semințe. După topirea parțială împreună extremității sămânța în creștere pe acesta un cristal este tras din topitură. Ca urmare, disiparea căldurii prin sămânța pe ea începe să orienteze cristalizarea. Diametrul cristalului creștere este reglată prin ajustarea vitezei de desen și temperatura de topire. În procesul de tragere a cristalului este rotit în scopul amestecării și temperaturii de egalizare a topiturii la frontul de cristalizare.

Avantajul metodei de tragere din topitură, în comparație cu alte metode este că cristalul crește într-un spațiu liber, fără contact cu pereții creuzetului, în timp ce destul de ușor posibil pentru a schimba diametrul cristalului în creștere și vizual monitorizarea creșterii. Topeste tehnici de desen în prezent cel mai crescut semiconductor (printre ele germaniu) și materiale dielectrice, geme cristale sintetice. Caracteristici tehnologice ale procesului sunt determinate de proprietățile materialului cultivate și cerințe cu privire la proprietățile geometrice și fizico-chimice impuse singur cristal.

Figura 1.2 - Schema metodei Czochralski

In general, metoda de creștere semiconductoare monocristaline Czochralski poate fi realizată în vid sau într-o atmosferă inertă, care se află sub presiuni diferite. Cresterea monocristalelor compușilor semiconductori prin descompunerea de etanșare lichidă se efectuează sub atmosferă de gaz inert la presiune ridicată (10 MPa). Metoda Czochralski poate fi realizată atât în ​​container și containerless variante de realizare.

Cel mai important dezavantaj al metodei este Czochralski eterogenitatea chimică semnificativă a cristalelor cultivate, exprimate într-o schimbare monotonă în compoziția straturilor succesive de-a lungul direcției de creștere a cristalului [6].