Glavna razloga, ki vplivata na enakomernost radialne upornosti monokristalov, sta ploskost meje trdno-tekoče in učinek majhne ravnine med rastjo kristala
Vpliv ravnosti meje med trdno in tekočino Med rastjo kristala, če se talina enakomerno meša, je površina enakega upora meja med trdno in tekočino (koncentracija nečistoč v talini se razlikuje od koncentracije nečistoč v kristalu, tako da upornost je drugačna, upor pa je enak samo na meji med trdno in tekočino). Ko je nečistoča K<1, bo vmesnik konveksen glede na talino povzročil, da bo radialna upornost visoka na sredini in nizka na robu, medtem ko je vmesnik konkaven glede na talino nasprotno. Enotnost radialne upornosti ploščatega vmesnika med trdno in tekočino je boljša. Obliko vmesnika med trdno in tekočino med vlečenjem kristala določajo dejavniki, kot so porazdelitev toplotnega polja in operativni parametri rasti kristalov. V ravno potegnjenem monokristalu je oblika površine trdno-tekoče rezultat skupnega učinka dejavnikov, kot sta porazdelitev temperature peči in kristalno odvajanje toplote.
Pri vlečenju kristalov obstajajo štiri glavne vrste izmenjave toplote na meji med trdno in tekočino:
Latentna toplota fazne spremembe, ki se sprosti pri strjevanju staljenega silicija
Toplotna prevodnost taline
Prevod toplote navzgor skozi kristal
Sevalna toplota navzven skozi kristal
Latentna toplota je enakomerna za celotno ploskev in njena velikost se ne spreminja, ko je stopnja rasti konstantna. (Hitro prevajanje toplote, hitro hlajenje in povečana stopnja strjevanja)
Ko je glava rastočega kristala blizu vodno hlajene zarodne kristalne palice v peči za monokristale, je temperaturni gradient v kristalu velik, zaradi česar je vzdolžna toplotna prevodnost kristala večja od toplote površinskega sevanja, tako da meja med trdno in tekočino je konveksna glede na talino.
Ko kristal zraste do sredine, je vzdolžna toplotna prevodnost enaka površinski sevalni toploti, zato je mejna površina ravna.
Na repu kristala je vzdolžna toplotna prevodnost manjša od toplote površinskega sevanja, zaradi česar je vmesnik trdno-tekoče konkavno glede na talino.
Da bi dobili monokristal z enakomerno radialno upornostjo, je treba mejo med trdno in tekočino izravnati.
Uporabljene metode so: ①Prilagodite toplotni sistem za rast kristalov, da zmanjšate radialni temperaturni gradient toplotnega polja.
②Prilagodite parametre delovanja vlečenja kristalov. Na primer, za vmesnik, ki je konveksen glede na talino, povečajte hitrost vlečenja, da povečate stopnjo strjevanja kristalov. V tem času se zaradi povečanja kristalizacijske latentne toplote, sproščene na vmesniku, temperatura taline v bližini vmesnika poveča, kar povzroči taljenje dela kristala na vmesniku, zaradi česar postane vmesnik ploščat. Nasprotno, če je rastna ploskev konkavna proti talini, se lahko stopnja rasti zmanjša in talina bo strdila ustrezen volumen, zaradi česar bo rastna ploskev ravna.
③ Prilagodite hitrost vrtenja kristala ali lončka. Povečanje hitrosti vrtenja kristala bo povečalo tok visokotemperaturne tekočine, ki se giblje od spodaj navzgor na vmesniku med trdno in tekočino, zaradi česar se vmesnik spremeni iz konveksnega v konkavnega. Smer toka tekočine, ki jo povzroči vrtenje lončka, je enaka kot pri naravni konvekciji, učinek pa je popolnoma nasproten kot pri vrtenju kristala.
④ Povečanje razmerja med notranjim premerom lončka in premerom kristala bo sploščilo mejo med trdno in tekočino ter lahko tudi zmanjšalo gostoto dislokacij in vsebnost kisika v kristalu. Na splošno je premer lončka: premer kristala = 3 ~ 2,5: 1.
Vpliv učinka majhne ravnine
Meja med trdno in tekočo rastjo kristalov je pogosto ukrivljena zaradi omejitve izoterme taline v lončku. Če se kristal med rastjo kristala hitro dvigne, se bo na meji med trdno in tekočino monokristalov (111) germanija in silicija pojavila majhna ploščata ravnina. To je tesno pakirana atomska ravnina (111), običajno imenovana majhna ravnina.
Koncentracija nečistoč v območju z majhno ravnino se zelo razlikuje od koncentracije v območju z majhno ravnino. Ta pojav nenormalne porazdelitve nečistoč v območju majhne ravnine imenujemo učinek majhne ravnine.
Zaradi učinka majhne ravnine se bo upornost območja majhne ravnine zmanjšala, v hujših primerih pa se bodo pojavila jedra cevi z nečistočami. Da bi odpravili nehomogenost radialne upornosti, ki jo povzroča učinek majhne ravnine, je treba mejo med trdno in tekočino izravnati.
Dobrodošli vse stranke z vsega sveta, da nas obiščejo za nadaljnjo razpravo!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Čas objave: 24. julij 2024