Tek kristallerin radyal direncinin tekdüzeliğini etkileyen ana nedenler, katı-sıvı arayüzünün düzlüğü ve kristal büyümesi sırasındaki küçük düzlem etkisidir.
Katı-sıvı arayüzünün düzlüğünün etkisi Kristal büyümesi sırasında, eğer eriyik eşit şekilde karıştırılırsa, eşit direnç yüzeyi katı-sıvı arayüzüdür (eriyikteki safsızlık konsantrasyonu, kristaldeki safsızlık konsantrasyonundan farklıdır, dolayısıyla direnç farklıdır ve direnç yalnızca katı-sıvı arayüzünde eşittir). Safsızlık K<1 olduğunda, eriyiğe dışbükey arayüz radyal direncin ortada yüksek ve kenarda düşük olmasına neden olurken, eriyik için içbükey arayüz bunun tersi olur. Düz katı-sıvı arayüzünün radyal özdirenç bütünlüğü daha iyidir. Kristal çekme sırasında katı-sıvı arayüzünün şekli, termal alan dağılımı ve kristal büyüme çalışma parametreleri gibi faktörler tarafından belirlenir. Düz çekilmiş tek kristalde katı-sıvı yüzeyinin şekli, fırın sıcaklık dağılımı ve kristal ısı dağılımı gibi faktörlerin birleşik etkisinin sonucudur.
Kristalleri çekerken katı-sıvı arayüzünde dört ana tip ısı değişimi vardır:
Erimiş silikonun katılaşmasıyla açığa çıkan faz değişiminin gizli ısısı
Eriyiğin ısı iletimi
Kristal boyunca yukarıya doğru ısı iletimi
Radyasyon ısısı kristalden dışarıya doğru
Gizli ısı tüm arayüz için aynıdır ve büyüme hızı sabit olduğunda boyutu değişmez. (Hızlı ısı iletimi, hızlı soğutma ve artan katılaşma oranı)
Büyüyen kristalin başı, tek kristal fırının su soğutmalı tohum kristal çubuğuna yakın olduğunda, kristaldeki sıcaklık gradyanı büyüktür, bu da kristalin uzunlamasına ısı iletimini yüzey radyasyon ısısından daha büyük yapar, böylece katı-sıvı arayüzü eriyiğe dışbükeydir.
Kristal ortaya doğru büyüdüğünde, uzunlamasına ısı iletimi yüzey radyasyon ısısına eşittir, dolayısıyla arayüz düzdür.
Kristalin kuyruğunda, uzunlamasına ısı iletimi, yüzey radyasyon ısısından daha azdır, bu da katı-sıvı arayüzünü eriyik için içbükey hale getirir.
Düzgün radyal dirençli tek bir kristal elde etmek için katı-sıvı ara yüzeyinin düzleştirilmesi gerekir.
Kullanılan yöntemler şunlardır: ①Termal alanın radyal sıcaklık gradyanını azaltmak için kristal büyütme termal sistemini ayarlayın.
②Kristal çekme işlemi parametrelerini ayarlayın. Örneğin, eriyiğe dışbükey bir arayüz için, kristal katılaşma oranını arttırmak amacıyla çekme hızını artırın. Bu sırada, arayüzde açığa çıkan kristalizasyon gizli ısısındaki artışa bağlı olarak, arayüze yakın erime sıcaklığı artar, bu da arayüzde kristalin bir kısmının erimesine neden olur ve arayüz düz hale gelir. Aksine, eğer büyüme arayüzü eriyik yönünde içbükey ise, büyüme hızı azaltılabilir ve eriyik karşılık gelen bir hacmi katılaştırarak büyüme arayüzünü düz hale getirir.
③ Kristalin veya potanın dönüş hızını ayarlayın. Kristal dönüş hızının arttırılması, katı-sıvı arayüzünde aşağıdan yukarıya doğru hareket eden yüksek sıcaklıktaki sıvı akışını artıracak ve arayüzün dışbükeyden içbükey hale gelmesini sağlayacaktır. Pota dönüşünden kaynaklanan sıvı akışının yönü doğal konveksiyonla aynıdır ve etkisi kristalin dönüşünün etkisine tamamen zıttır.
④ Pota iç çapının kristalin çapına oranının arttırılması, katı-sıvı arayüzünü düzleştirecektir ve ayrıca kristaldeki dislokasyon yoğunluğunu ve oksijen içeriğini de azaltabilir. Genellikle pota çapı: kristal çapı = 3~2.5:1.
Küçük düzlem etkisinin etkisi
Kristal büyümesinin katı-sıvı arayüzü, potadaki eriyik izoterminin sınırlandırılmasından dolayı sıklıkla kavislidir. Kristal büyümesi sırasında kristal hızlı bir şekilde kaldırılırsa, (111) germanyum ve silikon tek kristallerinin katı-sıvı arayüzünde küçük bir düz düzlem görünecektir. Genellikle küçük düzlem olarak adlandırılan (111) atomik yakın paket düzlemidir.
Küçük düzlem alanındaki safsızlık konsantrasyonu, küçük olmayan düzlem alanındakinden çok farklıdır. Küçük düzlem alanındaki yabancı maddelerin anormal dağılımı olgusuna küçük düzlem etkisi denir.
Küçük düzlem etkisi nedeniyle, küçük düzlem alanının direnci azalacak ve ciddi durumlarda, saf olmayan boru çekirdekleri ortaya çıkacaktır. Küçük düzlem etkisinin neden olduğu radyal özdirenç homojenliğini ortadan kaldırmak için katı-sıvı arayüzünün düzleştirilmesi gerekir.
Daha fazla tartışma için dünyanın her yerinden gelen müşterilere hoş geldiniz!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Gönderim zamanı: Temmuz-24-2024