Получение монокристаллов

Получение монокристаллов

• Получение монокристаллов Монокристаллы имеют большое научное и практическое значение. Монокристаллы характеризуются минимальными структурными дефектами. Производство монокристаллов позволяет изучать свойства металлов и устранять влияние границ зерен. Использование высокочистых Германия и кремния в монокристаллическом состоянии позволяет использовать полупроводниковые свойства для минимизации неконтролируемых изменений электрических свойств.

Монокристаллы могут быть получены путем создания условий для роста кристаллов только из 1 центра кристаллизации. Существует несколько способов использования этого принципа. Наиболее важным из них является метод Бриджмена и Чохральского (рис. 2.8). Метод Бриджмена (рис. 2.8,») » заключается в следующем: металл, помещенный в тигель на дне конуса 3,

нагревается до 50-00CC (температура 00CC выше его температуры плавления) в вертикальной трубчатой печи. Рисунок 2.8. Людмила Фирмаль

Схема установки для выращивания монокристаллов Ния. Затем плавящийся металл 2 медленно вынимает тигель из печи. Охлаждение в основном осуществляется на вершине конуса, где появляется центр начальной кристаллизации. Монокристалл 4 вырастает из ядра, основное направление роста которого совпадает с направлением движения Тигля. В 1-м случае происходит рост других эмбрионов suppressed.

To непрерывно выращивая Монокристалл, тигель должен вытягиваться из печи со скоростью НС быстрее, чем скорость кристаллизации этого металла. Метод Чохральского (рис. 2.8.6) представляет собой извлечение монокристалла из расплава. Для этого мы используем готовые семена из 2 небольших образцов, вырезанных из монокристалла, желательно без каких-либо структурных дефектов.

• Вид вводится в поверхностный слой жидкого металла 4, который имеет температуру чуть выше точки плавления. Поверхность затравки, контактирующая с поверхностью расплава, должна иметь кристаллическую ориентацию, которую желательно получить с монокристаллом 3 во время роста для обеспечения наибольшего значения той или иной характеристики. Затравка удерживается в жидком металле и плавится в жидкокристаллической системе для установления равновесия.

Затем медленно извлекают затравку из расплава со скоростью ns выше скорости кристаллизации (около 1-2 мм /мин).Жидкий металл, который простирается за семенем в области более низкой температуры над поверхностью ванны, кристаллизуется и наследует вид structure. In для получения симметричной формы монокристалла в процессе его роста и равномерного распределения примесей в нем ванна 5, содержащая расплав, вращается со скоростью до 100 об / мин, а Монокристалл вращается с 

медленной скоростью навстречу ему. Диаметр растущего монокристалла зависит от скорости роста и плавления temperature. Людмила Фирмаль

An увеличение скорости роста приводит к большему выделению тепла кристаллизации, перегреву расплава и уменьшению диаметра монокристалла, в то время как уменьшение скорости роста приводит к уменьшению кристаллизованного тепла, снижению температуры расплава и увеличению диаметра монокристалла. Весьма перспективны монокристаллы, растущие в космосе, в которых успешно сочетаются глубокий вакуум и невесомость. Вселенная Вакуум до 10-15 ПА, который практически не может быть достигнут в грунтовых условиях, способствует значительной очистке от примесей.

Поскольку гравитация в невесомом состоянии пренебрежимо мала, конвекция происходит практически в расплавах ns, а в земных условиях параметры роста кристаллов становятся нестабильными. Нестабильность роста вызывает дефекты кристаллической структуры, неоднородность химического состава и появление кристаллических свойств. Отсутствие конвекции не исключает формирования микро-гомогенность, которая вызвана другими факторами. Но монокристаллы, выращенные в космосе, имеют гораздо более крупную структуру, распределение легирующих веществ (примесей) и свойства, причем гораздо более полные по размерам.

Смотрите также:

Материаловедение — решение задач с примерами

Аморфное состояние металлов	Несамопроизвольная кристаллизация
Методы построения диаграмм состояния	Форма кристаллов и строение слитков