第四章 熔体中的晶体生长技术-区熔法.
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晶体生长方法一、提拉法晶体提拉法的创始人是J. Czochralski,他的论文发表于1918年。
提拉法是熔体生长中最常用的一种方法,许多重要的实用晶体就是用这种方法制备的。
近年来,这种方法又得到了几项重大改进,如采用液封的方式(液封提拉法,LEC),能够顺利地生长某些易挥发的化合物(GaP等);采用导模的方式(导模提拉法)生长特定形状的晶体(如管状宝石和带状硅单晶等)。
所谓提拉法,是指在合理的温场下,将装在籽晶杆上的籽晶下端,下到熔体的原料中,籽晶杆在旋转马达及提升机构的作用下,一边旋转一边缓慢地向上提拉,经过缩颈、扩肩、转肩、等径、收尾、拉脱等几个工艺阶段,生长出几何形状及内在质量都合格单晶的过程。
这种方法的主要优点是:(a)在生长过程中,可以方便地观察晶体的生长情况;(b)晶体在熔体的自由表面处生长,而不与坩埚相接触,这样能显著减小晶体的应力并防止坩埚壁上的寄生成核;(c)可以方便地使用定向籽晶与“缩颈”工艺,得到完整的籽晶和所需取向的晶体。
提拉法的最大优点在于能够以较快的速率生长较高质量的晶体。
提拉法中通常采用高温难熔氧化物,如氧化锆、氧化铝等作保温材料,使炉体内呈弱氧化气氛,对坩埚有氧化作用,并容易对熔体造成污杂,在晶体中形成包裹物等缺陷;对于那些反应性较强或熔点极高的材料,难以找到合适的坩埚来盛装它们,就不得不改用其它生长方法。
二、热交换法热交换法是由D. Viechnicki和F. Schmid于1974年发明的一种长晶方法。
其原理是:定向凝固结晶法,晶体生长驱动力来自固液界面上的温度梯度。
特点:(1) 热交换法晶体生长中,采用钼坩埚,石墨加热体,氩气为保护气体,熔体中的温度梯度和晶体中的温度梯度分别由发热体和热交换器(靠He作为热交换介质)来控制,因此可独立地控制固体和熔体中的温度梯度;(2) 固液界面浸没于熔体表面,整个晶体生长过程中,坩埚、晶体、热交换器都处于静止状态,处于稳定温度场中,而且熔体中的温度梯度与重力场方向相反,熔体既不产生自然对流也没有强迫对流;(3) HEM法最大优点是在晶体生长结束后,通过调节氦气流量与炉子加热功率,实现原位退火,避免了因冷却速度而产生的热应力;(4) HEM可用于生长具有特定形状要求的晶体。
集成电路制造工艺------区熔法制备单晶硅班级:电艺3091学号:38#姓名:赵剑指导老师:张喜凤日期:2010.04.25区熔法制备单晶硅作者:赵剑(陕西国防工业职业技术学院电艺309138 西安户县 710300)【摘要】区熔法晶体生长是在本文中介绍的技术历史上早期发展起来的几种工艺之一,仍然在特殊需要中使用。
直拉法的一个缺点是坩埚中的氧进入到晶体中,对于有些器件,高水平的氧是不能接受的。
对于这些特殊情况,晶体必须用区熔法技术来生长以获得低氧含量晶体。
【关键词】区熔法、直拉法、单晶硅1引言集成电路通常用硅制造,硅是一种非常普遍且分布广泛的元素。
石英矿就是一整块二氧化硅。
尽管硅化物储量丰富,但硅本身不会自然生长,一般用大量存在的二氧化硅作原料,经过一系列的工艺步骤就可以得到多晶硅,多晶硅经过提纯就变成了高纯度的可以制作集成电路的单晶硅。
目前制备单晶硅的常用方法有直拉法和区熔法。
本文主要介绍区熔法制备单晶硅。
2单晶硅的制备区熔法又分为两种:水平区熔法和立式悬浮区熔法。
前者主要用于锗、GaAs 等材料的提纯和单晶生长。
后者主676要用于硅,这是由于硅熔体的温度高,化学性能活泼,容易受到异物的玷污,难以找到适合的舟皿,不能采用水平区熔法。
然而硅又具有两个比锗、GaAs优越的特性:即密度低(2.33g/cm3和表面张力大(0.0072N/cm),所以,能用无坩埚悬浮区熔法。
该法是在气氛或真空的炉室中,利用高频线圈在单晶籽晶和其上方悬挂的多晶硅棒的接触处产生熔区,然后使熔区向上移动进行单晶生长。
由于硅熔体完全依靠其表面张力和高频电磁力的支托,悬浮于多晶棒与单晶之间,故称为悬浮区熔法。
2.1区熔法制备单晶硅利用多晶锭分区熔化和结晶半导体晶体生长的一种方法。
区熔法是利用热能在半导体棒料的一端产生一熔区,再熔接单晶籽晶。
调节温度使熔区缓慢地向棒的另一端移动,通过整根棒料,生长成一根单晶,晶向与籽晶的相同。
区熔法又分为两种:水平区熔法和立式悬浮区熔法。
区熔拉晶生长碲化铋的技术在半导体材料领域中起着重要的作用。
它是一种通过在熔体中降温来生长单晶的方法。
在该过程中,碲化铋晶体由熜面和角滑移来生长,从而实现了高质量的单晶生长。
本文将从简介、原理、应用以及个人观点等方面探讨区熔拉晶生长碲化铋技术。
简介区熔拉晶生长碲化铋是一种先进的半导体材料生长技术。
它是在熔体生长方法中的一种,通过在制备过程中逐渐降低温度来生长高质量的单晶。
该技术已在半导体材料领域被广泛应用,特别是在红外光电探测器和太阳能电池等领域。
原理区熔拉晶生长碲化铋的原理基于熜面和角滑移。
在制备过程中,碲化铋晶体在熔体中逐渐生长。
一开始,熔体温度高于晶体生长温度,晶体表面无可能发生熔化。
随着温度降低,晶体与熔体之间的温度差减小,晶体表面开始接触到熔体,熔体在晶体表面生长,从而实现了晶体的生长。
在此过程中,碲化铋晶体的生长是通过熜面和角滑移来进行的。
熜面是指晶体与熔体之间的过渡层,通过熔体在晶体表面的扩散,晶体上的原子从熔体中吸收,并在晶体内部重新排列形成晶格。
而角滑移是指晶体内部的原子通过晶格位错的滑移运动来调整晶体的形状和尺寸,从而实现晶体的生长。
应用区熔拉晶生长碲化铋技术在红外光电探测器和太阳能电池等领域具有广泛的应用。
在红外光电探测器领域,碲化铋是一种优秀的红外探测材料,具有高灵敏度、宽波长范围和优秀的光电特性。
通过区熔拉晶生长碲化铋技术,可以生长出高质量的单晶碲化铋,从而提高红外探测器的性能和灵敏度。
在太阳能电池领域,碲化铋也是一种重要的材料。
通过区熔拉晶生长碲化铋技术,可以实现高质量、大尺寸的碲化铋单晶的生长,从而提高太阳能电池的能量转换效率和稳定性。
碲化铋材料具有优良的光电特性,可用于制备高效的太阳能电池。
个人观点我个人认为,区熔拉晶生长碲化铋技术是一种十分重要且有潜力的材料生长技术。
它可以实现高质量、大尺寸的碲化铋单晶生长,从而在半导体材料领域中广泛应用。
碲化铋材料具有优良的光电特性,可应用于红外光电探测器和太阳能电池等领域。
集成电路制造工艺------区熔法制备单晶硅班级:电艺3091学号:38#*名:**指导老师:***日期:2010.04.25区熔法制备单晶硅作者:赵剑(陕西国防工业职业技术学院电艺309138 西安户县 710300)【摘要】区熔法晶体生长是在本文中介绍的技术历史上早期发展起来的几种工艺之一,仍然在特殊需要中使用。
直拉法的一个缺点是坩埚中的氧进入到晶体中,对于有些器件,高水平的氧是不能接受的。
对于这些特殊情况,晶体必须用区熔法技术来生长以获得低氧含量晶体。
【关键词】区熔法、直拉法、单晶硅1引言集成电路通常用硅制造,硅是一种非常普遍且分布广泛的元素。
石英矿就是一整块二氧化硅。
尽管硅化物储量丰富,但硅本身不会自然生长,一般用大量存在的二氧化硅作原料,经过一系列的工艺步骤就可以得到多晶硅,多晶硅经过提纯就变成了高纯度的可以制作集成电路的单晶硅。
目前制备单晶硅的常用方法有直拉法和区熔法。
本文主要介绍区熔法制备单晶硅。
2单晶硅的制备区熔法又分为两种:水平区熔法和立式悬浮区熔法。
前者主要用于锗、GaAs 等材料的提纯和单晶生长。
后者主676要用于硅,这是由于硅熔体的温度高,化学性能活泼,容易受到异物的玷污,难以找到适合的舟皿,不能采用水平区熔法。
然而硅又具有两个比锗、GaAs优越的特性:即密度低(2.33g/cm3和表面张力大(0.0072N/cm),所以,能用无坩埚悬浮区熔法。
该法是在气氛或真空的炉室中,利用高频线圈在单晶籽晶和其上方悬挂的多晶硅棒的接触处产生熔区,然后使熔区向上移动进行单晶生长。
由于硅熔体完全依靠其表面张力和高频电磁力的支托,悬浮于多晶棒与单晶之间,故称为悬浮区熔法。
2.1区熔法制备单晶硅利用多晶锭分区熔化和结晶半导体晶体生长的一种方法。
区熔法是利用热能在半导体棒料的一端产生一熔区,再熔接单晶籽晶。
调节温度使熔区缓慢地向棒的另一端移动,通过整根棒料,生长成一根单晶,晶向与籽晶的相同。
区熔法又分为两种:水平区熔法和立式悬浮区熔法。
⽆机合成化学简明教程课后习题参考答案1现代⽆机合成的内容和⽅法与旧时代相⽐有哪些变化?答:2为什么说⽆机合成化学往往是⼀个国家⼯业发展⽔平的标志?⽆机合成化学与国民经济的发展息息相关,在国民经济中占有重要的地位。
⼯业中⼴泛使⽤的三酸两破”,农业⽣产中必不可少的化肥、农药,基础建设中使⽤的⽔泥、玻璃、陶瓷,涂料⼯业中使⽤的⼤量⽆机料等⽆⼀不与⽆机合成有关。
这些产品的产量和质量⼏乎代表着⼀个国家的⼯业⽔平。
3.为什么说合成化学是化学学科的核⼼,是化学家改造世界、创造社会財富的最有⼒的⼿段?答:作为化学学科中当之⽆愧的核⼼,合成化学已成为化学家改造世界创造未来最有⼒的⼯具。
合成化学领域的每⼀次进步都会带动产业的⼀次⾰命。
发展合成化学,不断创造和开发新的物种,不仅是研究结构、性能及其相互关系,揭⽰新的规律与原理的基础,也成为推动化学学科与相关学科发展的主要动⼒。
4您能举出⼏种由p区元素合成的⽆机材料吗?碳纳⽶管、5为什么从某种意义上讲,合成化学的发展史就是化学的发展史?6.⽆机合成有哪些热点领域?(1)特种结构⽆机材料的制备(2)软化学合成(3)极端条件下的合成(4)⽆机功能材料的制备(5)特殊聚集态材料的合成(6)特种功能材料的分⼦设计(7)仿⽣合成(8)纳⽶粉体材料的制备(9)组合化学(10)绿⾊化学。
7.什么是极端条件下的合成?能否举⼀例说明。
极端条件是指极限情况,即超⾼温、超⾼压、超真空及接近绝对零度、强磁场与电场、激光等离⼦体等。
例如,在模拟宇宙空间的情况下,可能合成出没有位错的⾼纯度品体。
8查阅⽂献,找出⼀例绿⾊合成原理在⽆机合成化学中的应⽤。
9何谓软化学合成⽅法?与所谓的“硬化学法”相⽐有什么特点?软化学是相对于硬化学⽽⾔的。
它是指在较温和条件下实现的化学反应过程。
特点:1.不需⽤⾼纯⾦属作原料2.制得的合⾦是有⼀定颗粒度的粉末,不需在使⽤时再磨碎3.产品本⾝具有⾼活性4.产品具有良好的表⾯性质和优良的吸放氢性能5.合成⽅法简单6.有可能降低成本7.为废旧储氢合⾦的回收再⽣开辟了新途径第⼆章低温合成1温度与物性有怎样的关系?什么是物质的第五态?温度与物性的关系:对于⼀般液体来说,随着温度降低,密度会逐渐增加。