Способ выращивания монокристаллов полупроводниковых соединений
Использование: в технологиях производства дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем в микроэлектронике. Сущность: расплавляют исходный материал - регистрируют форму фронта кристаллизации, восстанавливают параметры термодинамического режима роста монокристалла по определенной зависимости, оптимизируют рост монокристалла. 1 ил.
Изобретение относится к получению сложных полупроводниковых соединений типа A3B5 и A4B6.
Известен способ управляемого выращивания полупроводниковых кристаллов, заключающийся в нагревании под давлением порции полупроводникового материала, герметик на основе оксида бора и кристалл-затравку в тигле. Способ отличается тем, что до нагрева частицы полупроводникового материала и частицы герметика диспергируют в тигле, имеющем уже кристалл-затравку [1] Известен способ выращивания высококачественных монокристаллов CdTe, Cd1-xZnxTe и CdTe1-xSex из расплава, основанный на направленной кристаллизации по вертикальному и горизонтальному методу Бриджмена с устранением эффекта нижнего охлаждения ведущего к спонтанной кристаллизации. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу (прототипом) является способ, заключающийся в помещении исходного материала в тигель с плоским дном, в центре донной части которого расположен зародышевый кристалл (затравка). Расплавляют исходный материал и создают в образуемом расплаве температурное поле, изотермы которого имеют выпуклую форму в направлении от твердого материала к расплаву. На начальной стадии выращивания монокристалла температуру той части расплава, которая находится ближе к затравке, резко снижают для достижения состояния переохлаждения. При этом рост монокристалла происходит в основном в горизонтальной плоскости до тех пор, пока не будет достигнут необходимый диаметр. Дальнейшую кристаллизацию до получения монокристалла осуществляют в условиях температурного градиента, характеризующегося тем, что температура расплава постепенно повышается в направлении снизу вверх [2] Общим недостатком аналогов и прототипа является низкое качество выращенных монокристаллов, связанное с отсутствием прямого контроля формы поверхности фронта кристаллизации и ее коррекции. Изобретение направлено на повышение качества выращенных монокристаллов при увеличении размеров кристаллов и повышении процента их выхода. Это достигается тем, что в способе выращивания монокристаллов сложных полупроводниковых соединений, включающем в себя расплавление исходного материала и выращивание монокристалла из затравки, регистрируют форму фронта кристаллизации и восстанавливают параметры термодинамического режима роста монокристалла по следующей зависимости: где плотность кристаллического вещества, г/см3. R радиус кривизны фронта кристаллизации, см; A кинетический коэффициент, определяется экспериментально и характеризует скорость кристаллизации данного вещества, г/oC; DT параметр термодинамического режима, являющийся градиентом температуры, направленным по нормали к поверхности фронта кристаллизации, o/см; скорость движения фронта кристаллизации, см/ч; первая производная формы фронта кристаллизации, безразмерн. вторая производная формы фронта кристаллизации, безразмерн. и оптимизируют рост монокристалла. На чертеже приведена принципиальная блок-схема устройства, реализующего предложенный способ. Устройство включает в себя: 1 печь для получения кристаллов, 2 - систему контроля за протеканием технологического процесса по физическим параметрам, 3 средства обработки информации и диагностики технологического процесса, 4 блок сопряжения и коррекции управления, 5 систему управления технологическим процессом. Способ реализован следующим образом. В печи для получения кристаллов 1 расплавляют исходный материал в герметичном контейнере. Затем с помощью системы контроля 3 регистрируют форму фронта кристаллизации, и информация передается к средствам обработки информации и диагностики технологического процесса 4 и далее в блок сопряжения и коррекции управления 5, откуда сигналы поступают в систему управления технологическим процессом 2, которая восстанавливает параметры термодинамического режима роста монокристалла. Применение указанного способа на космическом аппарате (КА) позволяет снизить величину гравитации до 10-5 g и повысить качество выращиваемого монокристалла.
Формула изобретения
где плотность кристаллического вещества;
R радиус кривизны фронта кристаллизации;
A кинематический коэффициент;
DT параметр термодинамического режима;
скорость движения фронта кристаллизации;
первая производная формы фронта кристаллизации;
вторая производная формы фронта кристаллизации,
и оптимизируют рост монокристалла.
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Изобретение относится к измерению ионизирующих излучений, а именно к способам получения термолюминесцентных детекторов (ТЛД) ионизирующих излучений, используемых при индивидуальном дозиметрическом контроле, а также радиологических, экологических и других видах измерений
Изобретение относится к области литейного производства, преимущественно к технологии получения монокристаллических отливок для изделий из сплавов с перитектическим прекращением
Изобретение относится к оптическим материалам, используемым для регистрации -квантов и электронов в физике высоких энергий
Изобретение относится к конденсаторостроению и может быть использовано при разработке конденсаторов различных устройств радиоэлектроники, а также конденсаторов сглаживания пиковых перегрузок сетей электропитания
Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при производстве аморфных материалов в макроскопическом объеме
Изобретение относится к области получения крупных монокристаллов сверхпроводников из расплава системы Bi Sr Ca Cu O и может быть использовано в качестве оптических линий задержки в видимом и инфракрасном диапазонах, как электрические контакты и прерыватели для работы при низких температурах
Шихта для получения ювелирных кристаллов // 2034099
Изобретение относится к составам шихты для получения ювелирных кристаллов тугоплавких оксидов на основе диоксида циркония, обладающих опалесценцией
Изобретение относится к металлургии, преимущественно к технологии получения литых монокристаллических заготовок из сплавов, содержащих Fe-Co-Ni-Al-Cu-Ti (ЮНДКТ)
Изобретение относится к выращиванию синтетических монокристаллов и промышленно применимо при изготовлении ювелирных изделий, а также высокопрочных оптических деталей (небольших окон, линз, призм и т.п.)
Изобретение относится к получению монокристаллических тиоиндатов щелочных металлов структуры АIBIIICVI 2, в частности монокристаллов соединения LiInS2, используемого в лазерной технике в качестве преобразователя излучения
Способ выращивания кристаллов // 2199614
Изобретение относится к области выращивания монокристаллов замораживанием при температурном градиенте на затравочный кристалл без использования растворителей и промышленно применимо для выращивания высококачественных монокристаллов большого диаметра, в том числе в условиях невесомости
Устройство для выращивания кристаллов // 2199615
Изобретение относится к выращиванию монокристаллов замораживанием при температурном градиенте на затравочный кристалл без использования растворителей и промышленно применимо для выращивания высококачественных монокристаллов большого диаметра, в том числе в условиях невесомости
Тройной халькогенидный монокристалл для преобразования лазерного излучения и способ его выращивания // 2255151
Изобретение относится к кристаллам тройных халькогенидов, предназначенных к применению в квантовой электронике и оптоэлектронике
Изобретение относится к технологии высокотемпературной кристаллизации из расплава и может быть применено для получения особо крупных монокристаллов тугоплавких оксидов