Hlavnými dôvodmi ovplyvňujúcimi rovnomernosť radiálneho odporu monokryštálov sú plochosť rozhrania tuhá látka-kvapalina a efekt malej roviny počas rastu kryštálov.
Vplyv rovinnosti rozhrania tuhá látka-kvapalina Počas rastu kryštálov, ak sa tavenina rovnomerne mieša, rovným odporovým povrchom je rozhranie tuhá látka-kvapalina (koncentrácia nečistôt v tavenine je odlišná od koncentrácie nečistôt v kryštáli, takže rezistivita je rôzna a odpor je rovnaký len na rozhraní tuhá látka-kvapalina). Keď je nečistota K<1, rozhranie konvexné k tavenine spôsobí, že radiálny odpor bude vysoký v strede a nízky na okraji, zatiaľ čo rozhranie konkávne k tavenine je opačné. Rovnomernosť radiálneho odporu plochého rozhrania tuhá látka-kvapalina je lepšia. Tvar rozhrania tuhá látka-kvapalina počas ťahania kryštálov je určený faktormi, ako je distribúcia tepelného poľa a prevádzkové parametre rastu kryštálov. V priamom ťahanom monokryštále je tvar povrchu tuhá látka-kvapalina výsledkom kombinovaného účinku faktorov, ako je distribúcia teploty pece a rozptyl tepla kryštálov.
Pri ťahaní kryštálov existujú štyri hlavné typy výmeny tepla na rozhraní tuhá látka-kvapalina:
Latentné teplo fázovej zmeny uvoľnené tuhnutím roztaveného kremíka
Vedenie tepla taveniny
Vedenie tepla nahor cez kryštál
Vyžarované teplo von cez kryštál
Latentné teplo je rovnomerné pre celé rozhranie a jeho veľkosť sa nemení, keď je rýchlosť rastu konštantná. (Rýchle vedenie tepla, rýchle chladenie a zvýšená rýchlosť tuhnutia)
Keď je hlava rastúceho kryštálu blízko vodou chladenej tyče zárodočného kryštálu monokryštálovej pece, teplotný gradient v kryštáli je veľký, vďaka čomu je pozdĺžna tepelná vodivosť kryštálu väčšia ako povrchové vyžarovanie tepla, takže rozhranie tuhá látka-kvapalina konvexné k tavenine.
Keď kryštál rastie do stredu, pozdĺžne vedenie tepla sa rovná teplu povrchového žiarenia, takže rozhranie je rovné.
Na chvoste kryštálu je pozdĺžna vodivosť tepla menšia ako povrchové vyžarovanie tepla, vďaka čomu je rozhranie tuhá látka-kvapalina konkávne voči tavenine.
Aby sa získal jediný kryštál s rovnomerným radiálnym odporom, musí byť rozhranie tuhá látka-kvapalina vyrovnané.
Používajú sa tieto metódy: ①Upravte tepelný systém rastu kryštálov, aby ste znížili radiálny teplotný gradient tepelného poľa.
②Upravte parametre operácie ťahania kryštálov. Napríklad pre rozhranie konvexné k tavenine zvýšte rýchlosť ťahania, aby ste zvýšili rýchlosť tuhnutia kryštálov. V tomto čase sa v dôsledku zvýšenia kryštalizačného latentného tepla uvoľneného na rozhraní zvyšuje teplota taveniny v blízkosti rozhrania, čo vedie k roztaveniu časti kryštálu na rozhraní, čím sa rozhranie stáva plochým. Naopak, ak je rastové rozhranie konkávne smerom k tavenine, rýchlosť rastu sa môže znížiť a tavenina stuhne zodpovedajúci objem, čím sa rastové rozhranie stane plochým.
③ Upravte rýchlosť otáčania kryštálu alebo téglika. Zvýšením rýchlosti rotácie kryštálov sa zvýši prietok vysokoteplotnej kvapaliny pohybujúci sa zdola nahor na rozhraní tuhá látka-kvapalina, čím sa rozhranie zmení z konvexného na konkávne. Smer prúdenia kvapaliny spôsobený rotáciou téglika je rovnaký ako pri prirodzenej konvekcii a účinok je úplne opačný ako pri rotácii kryštálu.
④ Zvýšenie pomeru vnútorného priemeru téglika k priemeru kryštálu vyrovná rozhranie tuhá látka-kvapalina a môže tiež znížiť hustotu dislokácií a obsah kyslíka v kryštáli. Vo všeobecnosti je priemer téglika: priemer kryštálov = 3~2,5:1.
Vplyv efektu malej roviny
Rozhranie tuhá látka-kvapalina rastu kryštálov je často zakrivené v dôsledku obmedzenia izotermy taveniny v tégliku. Ak sa kryštál počas rastu kryštálov rýchlo zdvihne, na rozhraní tuhá látka-kvapalina monokryštálov germánia a kremíka (111) sa objaví malá plochá rovina. Je to (111) atómová tesne uzavretá rovina, zvyčajne nazývaná malá rovina.
Koncentrácia nečistôt v oblasti malej roviny je veľmi odlišná od koncentrácie v oblasti, ktorá nie je v malej rovine. Tento jav abnormálnej distribúcie nečistôt v oblasti malej roviny sa nazýva efekt malej roviny.
V dôsledku efektu malej roviny sa odpor plochy malej roviny zníži a v závažných prípadoch sa objavia jadrá potrubia s nečistotami. Aby sa eliminovala nehomogenita radiálneho odporu spôsobená efektom malej roviny, je potrebné vyrovnať rozhranie tuhá látka-kvapalina.
Vitajte všetkých zákazníkov z celého sveta, aby nás navštívili na ďalšiu diskusiu!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Čas odoslania: 24. júla 2024