Hlavními důvody ovlivňujícími rovnoměrnost radiálního odporu monokrystalů jsou plochost rozhraní pevná látka-kapalina a efekt malé roviny během růstu krystalů.
Vliv rovinnosti rozhraní pevná látka-kapalina Během růstu krystalů, pokud se tavenina míchá rovnoměrně, je rovný odporový povrch rozhraní pevná látka-kapalina (koncentrace nečistot v tavenině je odlišná od koncentrace nečistot v krystalu, takže odpor je jiný a odpor je stejný pouze na rozhraní pevná látka-kapalina). Když je nečistota K<1, rozhraní konvexní k tavenině způsobí, že radiální měrný odpor bude vysoký uprostřed a nízký na okraji, zatímco rozhraní konkávní k tavenině je opačné. Rovnoměrnost radiálního odporu plochého rozhraní pevná látka-kapalina je lepší. Tvar rozhraní pevná látka-kapalina během tažení krystalu je určen faktory, jako je rozložení tepelného pole a provozní parametry růstu krystalů. U přímo taženého monokrystalu je tvar povrchu pevná látka-kapalina výsledkem kombinovaného účinku faktorů, jako je rozložení teploty pece a rozptyl tepla krystalem.
Při vytahování krystalů existují čtyři hlavní typy výměny tepla na rozhraní pevná látka-kapalina:
Latentní teplo fázové změny uvolněné tuhnutím roztaveného křemíku
Vedení tepla taveninou
Vedení tepla vzhůru krystalem
Radiační teplo ven přes krystal
Latentní teplo je jednotné pro celé rozhraní a jeho velikost se při konstantní rychlosti růstu nemění. (Rychlé vedení tepla, rychlé chlazení a zvýšená rychlost tuhnutí)
Když je hlava rostoucího krystalu blízko vodou chlazené tyče zárodečného krystalu monokrystalové pece, teplotní gradient v krystalu je velký, což způsobuje, že podélné vedení tepla krystalu je větší než povrchové sálavé teplo, takže rozhraní pevná látka-kapalina konvexní k tavenině.
Když krystal doroste do středu, podélné vedení tepla se rovná povrchovému sálavému teplu, takže rozhraní je rovné.
Na konci krystalu je podélné vedení tepla menší než povrchové radiační teplo, takže rozhraní mezi pevnou látkou a kapalinou je konkávní k tavenině.
Aby se získal monokrystal s rovnoměrným radiálním odporem, musí být rozhraní pevná látka-kapalina vyrovnáno.
Používané metody jsou: ①Upravte tepelný systém růstu krystalů, abyste snížili radiální teplotní gradient tepelného pole.
②Upravte parametry operace tažení krystalu. Například pro rozhraní konvexní k tavenině zvyšte rychlost tažení, abyste zvýšili rychlost tuhnutí krystalů. V tomto okamžiku, v důsledku zvýšení krystalizačního latentního tepla uvolněného na rozhraní, se teplota taveniny v blízkosti rozhraní zvýší, což má za následek roztavení části krystalu na rozhraní, čímž se rozhraní stane plochým. Naopak, pokud je růstové rozhraní směrem k tavenině konkávní, může být rychlost růstu snížena a tavenina ztuhne odpovídající objem, čímž se růstové rozhraní stane plochým.
③ Upravte rychlost otáčení krystalu nebo kelímku. Zvýšení rychlosti rotace krystalu zvýší tok vysokoteplotní kapaliny pohybující se zdola nahoru na rozhraní pevná látka-kapalina, čímž se rozhraní změní z konvexního na konkávní. Směr proudění kapaliny způsobené rotací kelímku je stejný jako u přirozené konvekce a účinek je zcela opačný než rotace krystalu.
④ Zvětšení poměru vnitřního průměru kelímku k průměru krystalu zploští rozhraní pevná látka-kapalina a může také snížit hustotu dislokací a obsah kyslíku v krystalu. Obecně platí, že průměr kelímku: průměr krystalu = 3~2,5:1.
Vliv efektu malé roviny
Rozhraní pevná látka-kapalina růstu krystalů je často zakřivené kvůli omezení izotermy taveniny v kelímku. Pokud se krystal rychle zvedne během růstu krystalu, objeví se malá plochá rovina na rozhraní pevná látka-kapalina monokrystalů (111) germania a křemíku. Je to (111) atomová těsně zabalená rovina, obvykle nazývaná malá rovina.
Koncentrace nečistot v oblasti malé roviny je velmi odlišná od koncentrace v oblasti malé roviny. Tento jev abnormální distribuce nečistot v oblasti malé roviny se nazývá efekt malé roviny.
Vlivem efektu malé roviny se odpor plochy malé roviny sníží a v těžkých případech se objeví nečistoty potrubí. Aby se eliminovala nehomogenita radiálního měrného odporu způsobená efektem malé roviny, je třeba vyrovnat rozhraní pevná látka-kapalina.
Vítáme všechny zákazníky z celého světa, aby nás navštívili pro další diskusi!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Čas odeslání: 24. července 2024