1. Tehnologia creșterii prin metoda Czochralski
TEHNOLOGIE
CREȘTERE
CRISTALE CU METODĂ
Czochralski
Metoda a fost dezvoltată de un chimist polonez
Ian Czochralski și inițial
obișnuia să măsoare gradul
cristalizarea metalelor
(staniu, zinc, plumb).
Potrivit unor rapoarte, Czochralski
a deschis faimoasa sa metodă în 1916,
Când mi-am scăpat accidental stiloul în creuzet
cu staniu topit. Tragerea mânerului
Din creuzet, a descoperit asta, urmând
un fir subțire se întinde cu un stilou metalic
congelat.
Înlocuirea pixului cu microscopie
o bucată de metal, Czochralski sa asigurat,
că astfel formate
filet metalic
are o structură cu un singur cristal. În
experimente realizate de Czochralski,
cristale unice de mărime
cu un diametru de un milimetru și până la
150 cm lungime.
3. Metoda Czochralski
Metoda Czochralski
se referă la metodele cu
nelimitat
volumul de topitură,
pentru că înainte
cristalizare
sursă în
creuzet întreg
este topit. la
această temperatură
topire
susținută de
constant, și
cultivare
efectuate pentru
contul de retragere
cristal unic de la
4. Avantajele metodei Czochralski
Lipsa contactului direct între
Zidurile creuzetului și ale creșterii
un singur cristal care permite
evitați criticile în magnitudine
rezervele reziduale;
Posibilitatea extragerii cristalului din
se topește în orice etapă
(metoda de decantare), asta
Este foarte important pentru determinarea condițiilor
monocristale în creștere
Posibilitatea de a ști
forma geometrica a cresterii
cristal unic prin variație
temperatura și viteza de topire
stretching. Acest avantaj
vă permite să scăpați de
O parte din dislocările care se duc la
laterală, mai degrabă decât
se adâncesc într-un singur cristal în creștere
6. Insuficiența metodei Czochralski
Implementarea procesului de creștere
Un creuzet este necesar
fi o sursă de impurități.
Volumul relativ mare
caracteristică de topire a metodei
Czochralski, promovează
crească complexe
fluxurile hidrodinamice, care,
la rândul său, reducerea condițiilor
stabilitatea procesului
cristalizare și să conducă la
distribuție eterogenă
impuritățile în cristale singulare.
7. Principalele etape ale procesului tehnologic de cultivare a unui singur cristal
a)
b)
c)
g)
Pasii de bază în creștere
cristal prin tragere de la
se topesc:
a) însămânțarea, b) cultivarea, c)
ieșire la un diametru dat, d) creștere
8. Valorile și raportul dintre gradienții de temperatură radiali și axiali determină forma frontului de cristalizare a cristalului extras,
Valorile și rapoartele radiale și axiale
gradienti de temperatura provoca forma
frontul de cristalizare al cristalului desenat,
care poate fi convex în topit, plat
și concave în direcția cristalului.
Suprafețele izotermice într-o creștere
cristal când este concav în cristal (a) și
plat (b) front de cristalizare.
Cel mai nefavorabil pentru
crescând monocristalele cu
densitatea scăzută a defectelor este
partea frontală concavă a cristalizării și
favorabil - partea din față
cristalizare. deoarece
practica deseori
poate fi foarte dificil, întinzând
cristalele sunt realizate ușor
converse de cristalizare.
Unitatea termică a plantei cu un singur cristal germaniu (diametru 65 mm).
Camera de creștere cu un nod termic de grafit
Unitatea termică include
stand pentru creuzet, încălzitor,
sistem de ecrane. desen
practic din multe puncte de vedere
determină caracteristicile
cristalizare, macro- și
microstructura
cristal unic, distribuție în el
aliaje de impurități.
Unitatea termică ca tehnologică
Sistemul conține interdependență
elemente, i. prin modificarea construcției
mai multe elemente, puteți
primi aproape identice
condițiile de creștere
13. Surse de încălzire
Printre varietatea de surse
încălzirea poate fi împărțită în două grupe:
Non-beam (flacără de gaz, ohmic,
plasma de înaltă frecvență),
surse de flux de incalzire (fascicul de electroni, optice, laser).
O diferență importantă este în
surse de încălzire non-radiante
este dificil, și de multe ori
este imposibil să se depășească
camera de cristalizare.
14. Materiale pentru elementele de încălzire
material
Maxim admisibil
temperatura, ° С
Mediu de cristalizare
grafit
3000
Vacuum, inert,
reconstructiva
tungsten
2700
prea
Tungsten - molibden
aliaj
2500
-„-
molibden
2500
-„-
iridiu
2250
Vacuum, inert,
reducerea,
slab oxidant
Platină și rodiu
aliaj
1600
oxidativ
Oxid de zirconiu
2400
-„-
1)
2)
Navele care înconjoară topitura,
se numesc creuzete. Într-o serie de cazuri
cultivate din topitură
cristalul unic are forma
închizând vasul său.
Materialul creuzetului trebuie să satisfacă un număr de
cerinţe:
substanța cristalizabilă nu ar trebui
când este în contact cu materialul
creuzetul dă o reacție chimică;
substanța nu trebuie umedă și
să adere la pereții vasului;
3)
4)
5)
6)
materialul creuzetului nu ar trebui
se înmoaie la o temperatură,
depășind aproximativ 100 ° C
punctul de topire
o substanță cristalizabilă;
este de dorit conductivitatea termică a creuzetului
cât mai mare posibil, dar nu este
trebuie să depășească conductivitatea termică
o substanță cristalizabilă;
presiunea de vapori a materialului creuzetului
ar trebui să fie în condiții
cristalizarea nu este foarte mare, în
În caz contrar durata de viață a acestuia
vor fi numărate în câteva ore;
curățenia creuzetului nu ar trebui să fie inferioară
puritatea substanței cristalizabile.
Creuzet de grafit pentru cultivare
germeni unici de cristale
Czochralski. Diametrul creuzetului este de 210 mm.
Trimiteți-le prietenilor: