Οι κύριοι λόγοι που επηρεάζουν την ομοιομορφία της ακτινικής ειδικής αντίστασης των μονοκρυστάλλων είναι η επιπεδότητα της διεπαφής στερεού-υγρού και το φαινόμενο μικρού επιπέδου κατά την ανάπτυξη των κρυστάλλων
Η επίδραση της επιπεδότητας της διεπαφής στερεού-υγρού Κατά την ανάπτυξη των κρυστάλλων, εάν το τήγμα αναδεύεται ομοιόμορφα, η επιφάνεια ίσης αντίστασης είναι η επιφάνεια στερεού-υγρού (η συγκέντρωση ακαθαρσίας στο τήγμα είναι διαφορετική από τη συγκέντρωση ακαθαρσιών στον κρύσταλλο, έτσι η ειδική αντίσταση είναι διαφορετική και η αντίσταση είναι ίση μόνο στη διεπιφάνεια στερεού-υγρού). Όταν η πρόσμειξη K<1, η διεπιφάνεια κυρτή προς το τήγμα θα προκαλέσει την ακτινική ειδική αντίσταση να είναι υψηλή στη μέση και χαμηλή στην άκρη, ενώ η κοίλη διεπιφάνεια στο τήγμα είναι το αντίθετο. Η ομοιομορφία της ακτινικής ειδικής αντίστασης της επίπεδης διεπαφής στερεού-υγρού είναι καλύτερη. Το σχήμα της διεπαφής στερεού-υγρού κατά την έλξη κρυστάλλων καθορίζεται από παράγοντες όπως η κατανομή του θερμικού πεδίου και οι λειτουργικές παράμετροι ανάπτυξης κρυστάλλων. Στον μονό κρύσταλλο με ευθεία έλξη, το σχήμα της επιφάνειας στερεού-υγρού είναι το αποτέλεσμα της συνδυασμένης επίδρασης παραγόντων όπως η κατανομή της θερμοκρασίας του κλιβάνου και η διάχυση της θερμότητας των κρυστάλλων.
Κατά την έλξη κρυστάλλων, υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι ανταλλαγής θερμότητας στη διεπαφή στερεού-υγρού:
Λανθάνουσα θερμότητα αλλαγής φάσης που απελευθερώνεται από τη στερεοποίηση λιωμένου πυριτίου
Θερμική αγωγιμότητα του τήγματος
Αγωγή θερμότητας προς τα πάνω μέσω του κρυστάλλου
Θερμότητα ακτινοβολίας προς τα έξω μέσω του κρυστάλλου
Η λανθάνουσα θερμότητα είναι ομοιόμορφη για ολόκληρη τη διεπαφή και το μέγεθός της δεν αλλάζει όταν ο ρυθμός ανάπτυξης είναι σταθερός. (Γρήγορη αγωγιμότητα θερμότητας, γρήγορη ψύξη και αυξημένος ρυθμός στερεοποίησης)
Όταν η κεφαλή του αναπτυσσόμενου κρυστάλλου είναι κοντά στην υδρόψυκτη κρυσταλλική ράβδο του μονοκρυσταλλικού κλιβάνου, η διαβάθμιση θερμοκρασίας στον κρύσταλλο είναι μεγάλη, γεγονός που καθιστά τη διαμήκη αγωγιμότητα θερμότητας του κρυστάλλου μεγαλύτερη από τη θερμότητα της επιφανειακής ακτινοβολίας. διεπαφή στερεού-υγρού κυρτή στο τήγμα.
Όταν ο κρύσταλλος μεγαλώνει στη μέση, η διαμήκης αγωγιμότητα θερμότητας είναι ίση με τη θερμότητα της επιφανειακής ακτινοβολίας, επομένως η διεπαφή είναι ευθεία.
Στην ουρά του κρυστάλλου, η διαμήκης αγωγιμότητα θερμότητας είναι μικρότερη από τη θερμότητα της επιφανειακής ακτινοβολίας, καθιστώντας τη διαχωριστική επιφάνεια στερεού-υγρού κοίλη στο τήγμα.
Για να ληφθεί ένας μόνο κρύσταλλος με ομοιόμορφη ακτινική ειδική αντίσταση, η διεπαφή στερεού-υγρού πρέπει να ισοπεδωθεί.
Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται είναι: ① Ρυθμίστε το θερμικό σύστημα ανάπτυξης κρυστάλλων για να μειώσετε την ακτινική διαβάθμιση θερμοκρασίας του θερμικού πεδίου.
②Ρυθμίστε τις παραμέτρους λειτουργίας έλξης κρυστάλλων. Για παράδειγμα, για μια διεπαφή κυρτή στο τήγμα, αυξήστε την ταχύτητα έλξης για να αυξήσετε τον ρυθμό στερεοποίησης των κρυστάλλων. Αυτή τη στιγμή, λόγω της αύξησης της λανθάνουσας θερμότητας κρυστάλλωσης που απελευθερώνεται στη διεπιφάνεια, η θερμοκρασία τήγματος κοντά στη διεπιφάνεια αυξάνεται, με αποτέλεσμα την τήξη ενός μέρους του κρυστάλλου στη διεπιφάνεια, καθιστώντας τη διεπιφάνεια επίπεδη. Αντίθετα, εάν η διεπιφάνεια ανάπτυξης είναι κοίλη προς το τήγμα, ο ρυθμός ανάπτυξης μπορεί να μειωθεί και το τήγμα θα στερεοποιήσει έναν αντίστοιχο όγκο, καθιστώντας τη διεπαφή ανάπτυξης επίπεδη.
③ Ρυθμίστε την ταχύτητα περιστροφής του κρυστάλλου ή του χωνευτηρίου. Η αύξηση της ταχύτητας περιστροφής των κρυστάλλων θα αυξήσει τη ροή υγρού υψηλής θερμοκρασίας που κινείται από κάτω προς τα πάνω στη διεπαφή στερεού-υγρού, κάνοντας τη διεπαφή να αλλάξει από κυρτή σε κοίλη. Η κατεύθυνση της ροής του υγρού που προκαλείται από την περιστροφή του χωνευτηρίου είναι ίδια με αυτή της φυσικής μεταφοράς και το αποτέλεσμα είναι εντελώς αντίθετο από αυτό της περιστροφής των κρυστάλλων.
④ Η αύξηση της αναλογίας της εσωτερικής διαμέτρου του χωνευτηρίου προς τη διάμετρο του κρυστάλλου θα ισοπεδώσει τη διεπιφάνεια στερεού-υγρού και μπορεί επίσης να μειώσει την πυκνότητα εξάρθρωσης και την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στον κρύσταλλο. Γενικά, η διάμετρος του χωνευτηρίου: διάμετρος κρυστάλλου = 3~2,5:1.
Επιρροή του φαινομένου του μικρού επιπέδου
Η διεπιφάνεια στερεού-υγρού ανάπτυξης κρυστάλλων είναι συχνά καμπύλη λόγω του περιορισμού της ισοθερμικής τήξης στο χωνευτήριο. Εάν ο κρύσταλλος ανυψωθεί γρήγορα κατά την ανάπτυξη των κρυστάλλων, θα εμφανιστεί ένα μικρό επίπεδο επίπεδο στη διεπιφάνεια στερεού-υγρού των μονοκρυστάλλων (111) γερμανίου και πυριτίου. Είναι το (111) ατομικό αεροπλάνο, που συνήθως ονομάζεται μικρό επίπεδο.
Η συγκέντρωση ακαθαρσιών στη μικρή επίπεδη επιφάνεια είναι πολύ διαφορετική από αυτή στη μη μικρή επίπεδη επιφάνεια. Αυτό το φαινόμενο της ανώμαλης κατανομής ακαθαρσιών στην περιοχή του μικρού επιπέδου ονομάζεται φαινόμενο μικρού επιπέδου.
Λόγω του φαινομένου μικρού επιπέδου, η ειδική αντίσταση της περιοχής μικρού επιπέδου θα μειωθεί και σε σοβαρές περιπτώσεις θα εμφανιστούν πυρήνες σωλήνων ακαθαρσιών. Προκειμένου να εξαλειφθεί η ανομοιογένεια της ακτινικής ειδικής αντίστασης που προκαλείται από το φαινόμενο μικρού επιπέδου, η διεπαφή στερεού-υγρού πρέπει να ισοπεδωθεί.
Καλωσορίστε οποιουσδήποτε πελάτες από όλο τον κόσμο να μας επισκεφτούν για περαιτέρω συζήτηση!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Ώρα δημοσίευσης: 24 Ιουλίου 2024