Способ выращивания монокристаллов германия



Способ выращивания монокристаллов германия
Способ выращивания монокристаллов германия
Способ выращивания монокристаллов германия

 


Владельцы патента RU 2493297:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный университет" (RU)

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов германия в форме диска из расплава и может быть использовано для изготовления объективов в устройствах регистрации инфракрасного излучения. Монокристаллы германия выращивают в кристаллографическом направлении [111] после выдержки при температуре плавления в течении 1-2 часов, при температурном градиенте у фронта кристаллизации в пределах (10,0÷18,0) К/см, обеспечивающем плотность дислокации на уровне (2·105-5·105) на см2. Изобретение позволяет получать монокристаллы германия со значительным увеличением площади приема сигнала за счет направленного введения в выращиваемый кристалл заданной концентрации дислокации и их превращения из стандартных дефектов кристалла в активно действующие элементы устройств инфракрасной оптики. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к способам выращивания монокристаллов полупроводников из расплава и может быть использовано для выращивания монокристаллов германия в форме дисков, применяемых для изготовления деталей оптических устройств.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения - прототипом - является способ выращивания монокристаллов германия в форме диска для изготовления деталей устройств ИК-оптики RU 2304642 А, 20.08.2007. Согласно способу монокристалл германия выращивают на затравку. Способ включает реверсивное вращение кристалла, описывает режим выращивания монокристалла в формоообразователе особой формы, обеспечивающей условия, исключающие растрескивание монокристалла и разрушение тигля. Достигается плотность дислокации в пределах 5·103 до 1·104 на см2.

Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка способа выращивания монокристаллов германия с плотностью дислокации в пределах от 2·104 до 5·105 на см2.

Существенными отличиями заявляемого изобретения от прототипа, позволяющими достичь заявляемого технического результата, являются:

- выдержка расплава при температуре плавления в течение 1÷2 часов, обеспечивающая требуемое усреднение;

- поддержание, за счет определенного размещения тигля, нагревателя и экранировки, температурного градиента у фронта кристаллизации в узких пределах (10÷18) К/см, что обеспечивает получение монокристаллов с плотностью дислокации в пределах от 2·104 до 5·105 на см2.

Сущность изобретения

До начала процесса выращивания монокристалла германия расплав выдерживается в формообразователе при температуре плавления в течение 1÷2 часов. Далее в процессе выращивания монокристалла германия в кристаллографическом направлении [111] обеспечивается поддержание температурного градиента у фронта кристаллизации в узких пределах (10÷18) К/см, что обеспечивает получение монокристаллов германия с плотностью дислокации в пределах от 2·104 до 5·105 на см2.

Плотность дислокации в выращенном монокристалле германия выявляется методом селективного химического травления. Для плотности дислокации в пределах от 2·104 до 5·105 на см2 ямки травления в виде трехгранной антипирамиды с размером сторон порядка 30,0 мкм, равномерно распределяются в виде модулированной сетки на равных расстояниях друг от друга. На оптические свойства монокристалла германия дислокации не оказывают существенного влияния, так как поперечный размер дислокации соизмерим с постоянной решетки (0,56 нм).

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение монокристаллов германия со значительным увеличением площади приема сигнала Таблица. 1.

Изобретение поясняется Таблицей 1.

Таб. 1. Соотношения площадей монокристаллических приемников из германия по прототипу и заявляемому способу.

Осуществление изобретения.

Для выращивания монокристаллов германия в форме диска диаметром 180 мм и высотой 40 мм в графитовый тигель с внутренним диаметром 220 мм устанавливается графитовый формообразователь с внутренним диаметром 180 мм, имеющий отверстия в нижней части. В формообразователь загружается 5,62 кг зонноочищенного кристаллического германия. Загрузка расплавляется и расплав выдерживается при температуре плавления в течение 2 часов. Производится выращивание монокристала германия в кристаллографическом направлении [111], при этом температурный градиент у фронта кристаллизации поддерживается в пределах (10,0÷14,0) К/см. Для определения плотности дислокации, после окончания кристаллизации и остывания, монокристалл германия подвергается селективному химическому травлению. Средняя плотность дислокации составила 7·104 на см.

Промышленная применимость

Способ может применяться в организациях, имеющих оборудование для роста кристаллов и их обработки, например, в Межвузовской лаборатории кристаллизации Тверского государственного университета.

Таблица 1
Диаметр монокристалла, мм Относительная площадь сечения без выявленных дислокации (прототип) Относительная площадь сечения с дислокационными ямками травления (заявляемый способ)
300,0 9,0 17,1
400,0 16,0 30,4
500,0 25,0 47,5
600,0 36,0 68,4
800,0 64,0 120,9

Способ выращивания монокристаллов германия в форме диска, применяемых для изготовления объективов в устройствах регистрации инфракрасного излучения, отличающийся тем, что монокристаллы выращиваются в кристаллографическом направлении [111] после выдержки при температуре плавления в течение 1-2 ч, при температурном градиенте у фронта кристаллизации в пределах 10,0÷18,0 К/см, обеспечивающем плотность дислокации на уровне 2·104-5·105 на 1 см2.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к офтальмологическому продукту, представляющему собой герметизированную и стерилизованную упаковку, включающую упаковочный раствор и мягкую гидрогелевую контактную линзу, погруженную в упаковочный раствор.
Изобретение относится к области получения материалов прозрачных в инфракрасной области спектра, а именно кристаллов галогенидов серебра, которые могут быть использованы для изготовления оптических элементов прозрачных в области длин волн от 0,4 до 15 мкм, а также для изготовления волоконных световодов среднего ИК диапазона.

Изобретение относится к технологии линз для оптических систем современных оптических и оптоэлектронных приборов, работающих в ультрафиолетовой, видимой и ИК-областях спектров, и может быть использовано при получении плоских линз из лейкосапфира для необыкновенного луча.

Изобретение относится к технологии опто- и микроэлектроники и может быть использовано для получения опалоподобных структур. .

Изобретение относится к способам фомирования литых изделий медицинского назначения. .

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов ниобата лития с бидоменной структурой, применяемых в устройствах нанотехнологии и микромеханики. .

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов ниобата лития с бидоменной структурой, применяемых в устройствах нанотехнологии и микромеханики. .

Изобретение относится к технологии химического осаждения из газовой фазы алмазных пленок и может быть использовано, например, для получения алмазных подложек, в которых монокристаллический и поликристаллический алмаз образует единую пластину, используемую в технологии создания электронных приборов на алмазе или применяемую в рентгеновских монохроматорах, где необходимо осуществить теплоотвод от монокристаллического алмаза.
Изобретение относится к области получения материалов прозрачных в инфракрасной области спектра, а именно кристаллов галогенидов серебра, которые могут быть использованы для изготовления оптических элементов прозрачных в области длин волн от 0,4 до 15 мкм, а также для изготовления волоконных световодов среднего ИК диапазона.

Изобретение относится к области получения монокристаллов сегнетоэлектриков с доменной структурой и может быть использовано при создании устройств позиционирования, акустоэлектроники, для модификации диэлектрических, пироэлектрических и оптических свойств.

Изобретение относится к технологии получения оптических поликристаллических материалов, а именно фторидной керамики, имеющей наноразмерную структуру и усовершенствованные оптические, лазерные и генерационные характеристики.
Изобретение относится к области изготовления деталей для оптических, акустоэлектронных и лазерных устройств, где в качестве активных и пассивных материалов используются тугоплавкие оксиды, преимущественно, двух-, трех- и четырехвалентных металлов, как в форме простых оксидов, так и сложных соединений.

Изобретение относится к способам, используемым при работе с повышенным давлением и вызывающим физическую модификацию веществ. .

Изобретение относится к способам, используемым при работе с повышенным давлением и вызывающим физическую модификацию веществ. .
Изобретение относится к технологии изготовления абразивных инструментов (АИ) на органических термореактивных связках (ОТС), предназначенных для обработки заготовок из различных металлов и сплавов.

Изобретение относится к керамике, в частности к технологии производства монокристаллического сапфира. .
Наверх