Способ определения коэффициента распределения нелетучей примеси л1ежду жидкой и твердой фазами

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

29!737

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК В Olj 17/06

Заявлено 18.VII.1968 (№ 1257237/22-1) с присоединением заявки №

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано 06.1,1971. Бюллетень ¹ 4

Дата опубликования описания 11.III.1971

УДК 669.054-172(088.8) Авторы изобретения

В. С. Хейфец, В. А. Ермолаев и В. А. Селиванова

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

НЕЛЕТУЧЕЙ ПРИМЕСИ МЕЖДУ ЖИДКОЙ И ТВЕРДОЙ ФАЗАМИ

Изобретение может быть преимущественно применено в области металлургии полупроводников.

По известному способу определения коэффициента распределения нелетучей примеси между жидкой и твердой фазами, включающему направленную коисталлизацию легированного примесью расплава, необходимо измерять концентрацию примеси в твердой фазе путем спектрохимического или другого анализа. Величину коэффициента распределения находят в зависимости от начальной концентрации примеси в расплаве и измеренных параметров.

По предлагаемому способу в процессе направленной кристаллизации производят остановку перемещающегося вдоль расплава температурного профиля на время, необходимое для устранения кочцентрационной неоднородности примеси в жидкой фазе у фронта кристаллизации, а величину коэффициента распределения находят в зависимости от отношения начальной концентрации примеси в жидкой фазе к максимальной концентрации примеси у фронта кристаллизации, причем максимальное значение концентрации примеси в жидкой фазе определяют по длине участка твердой фазы, закристаллизовавшейся за время остановки. Определение по этому способу позволяет не производить измерения концентрации примеси в твердой фазе.

На фпг. 1 приведена кривая концентрационной зависимости примеси вдоль выращенного кристалла; на фиг. 2 — концентрационная зависимость вдоль частично закристаллизовавшейся системы и температурный профиль, перемещающийся в процессе направленной кристаллизации.

Исследуемое вещество с введенной в него примесью, коэффициент распределения которой определяется, подвергают перекристаллпзации с направленным движением фронта кристаллизации, создаваемым перемещением температурного профиля относительно перекристаллизуемого вещества. Перемещение профиля осуществляют в условиях, при которых перемешивание расплава происходит за счет диффузии. В процессе перекристаллизации производят остановку температурного профиля. При перемещении профиля у фронта крис20 таллизации в жидкой фазе возникает концентрационная неоднородность примеси, величина которого зависит от величины коэффициента распределения. Для примесей с коэффициентом распределения, меньшим единицы, макси25 мальная концентрация примеси у фронта кристаллизации определяет более низкую величину равновесной температуры плавления.

При остановке температурного профиля постепенно пончжается концентрация примеси у

30 фронта кристаллизации из-за диффузии. В ре291737

I !

I !

I /

i / !

/

) Со

I !

I

I ь кс, Фиг. /

Фиг. 2

Составитель Т. Г. Фирсова

Редактор О. С. Филиппова Техред Т. П. Курилко Корректор Г. С. Мухина

Заказ 430/2 Издат. ¹ 211 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 зультате величина равновесной температуры плавления повысится до значения, соответствующего концентрации примеси в жидкой фазе, и происходит медленный самопроизвольный рост кристалла в течение времени, необходимого для устранения концентрационной неоднородности у фронта кристаллизации в жидкой фазе. Длину участка кристалла, выросшего за время остановки, возможно замерить по окончании процесса кристаллизации по ограничивающим его полосам.

Максимальное значение концентрации примеси в жидкой фазе CLm определяют из зависимосги где ЛЕ.— длина участка твердой фазы, закристаллизовавшейся за время остановки;

ХТо — изменение температуры плавления на долю примеси, например на атомный процент, взятое из таблиц термодинампческих кон стант;

G(X) — градиент температуры на участке кристаллизации;

Св — начальная концентрация примеси в жидкой ф аз е.

Величина коэффициента распределения примеси К определяется для стационарного участка П (см. фиг. 1) кристаллизации из зависимости

Со

CL

К

Для нестационарного участка 1 зависимость имеет вид

V — х с„(D

CL, — " 1+erf + гК 1 г

+(2К вЂ” 1)e " . erfC — A где Π— коэффициент диффузии примеси в жидкой фазе;

1О V — скорость перемещения температурного профиля до остановки;

Х вЂ” положение границы раздела при остановке;

erf — обозначение интеграла ошибок.

Предмет изобретения

Способ определения коэффициента распределения нелетучей примеси между жидкой и твердой фазами из аналитической связи начальной концентрации примеси в жидкой фазе и параметров, измеренных при направленной кристаллизации легированного примесью расплава, отличающийся тем, что, с целью исключения измерения концентрации примеси в твер25 дой фазе, в процессе направленной кристаллизации производят остановку перемещающегося вдоль расплава температурного профиля на время, необходимое для устранения концентрационной неоднородности примеси в жидкой

ЗО фазе у фронта кристаллизации, а величину коэффициента распределения находят в зависимости от отношения начальной концентрации примеси у фронта кристаллизации, причем максимальное значение концентрации примеси в

35 жидкой фазе определяют по длине участка твердой фазы, закристаллизовавшейся за время остановки.