რადიალური წინაღობის ერთგვაროვნების კონტროლი კრისტალების გაყვანისას

ძირითადი მიზეზები, რომლებიც გავლენას ახდენს ერთკრისტალების რადიალური წინაღობის ერთგვაროვნებაზე, არის მყარი-თხევადი ინტერფეისის სიბრტყე და მცირე სიბრტყის ეფექტი კრისტალების ზრდის დროს.

მყარი-თხევადი ინტერფეისის სიბრტყის გავლენა ბროლის ზრდის დროს, თუ დნობა თანაბრად ურევენ, თანაბარი წინააღმდეგობის ზედაპირია მყარი-თხევადი ინტერფეისი (მინარევების კონცენტრაცია დნობაში განსხვავდება მინარევების კონცენტრაციისგან კრისტალში. წინაღობა განსხვავებულია და წინააღმდეგობა ტოლია მხოლოდ მყარი-თხევადი ინტერფეისზე). როდესაც მინარევები K<1, ინტერფეისი ამოზნექილია დნობის მიმართ, გამოიწვევს რადიალური წინაღობის მაღალი შუაში და დაბალი კიდეზე, ხოლო დნობის მიმართ ჩაზნექილი ინტერფეისი საპირისპიროა. ბრტყელი მყარი-თხევადი ინტერფეისის რადიალური წინაღობის ერთგვაროვნება უკეთესია. კრისტალების გაყვანისას მყარი-თხევადი ინტერფეისის ფორმა განისაზღვრება ისეთი ფაქტორებით, როგორიცაა თერმული ველის განაწილება და კრისტალების ზრდის მოქმედი პარამეტრები. პირდაპირ გამოყვანილ ერთკრისტალში, მყარი-თხევადი ზედაპირის ფორმა არის ისეთი ფაქტორების კომბინირებული ეფექტის შედეგი, როგორიცაა ღუმელის ტემპერატურის განაწილება და ბროლის სითბოს გაფრქვევა.

კრისტალების გაყვანისას, არსებობს სითბოს გაცვლის ოთხი ძირითადი ტიპი მყარი-თხევადი ინტერფეისზე:

მდნარი სილიციუმის გამაგრებით გამოთავისუფლებული ფაზის ცვლილების ლატენტური სითბო

დნობის სითბოს გამტარობა

სითბოს გამტარობა მაღლა ბროლის მეშვეობით

რადიაციის სითბო გარედან ბროლის მეშვეობით
ლატენტური სითბო ერთგვაროვანია მთელი ინტერფეისისთვის და მისი ზომა არ იცვლება, როდესაც ზრდის ტემპი მუდმივია. (სწრაფი სითბოს გამტარობა, სწრაფი გაგრილება და გაძლიერებული გამაგრების სიჩქარე)

როდესაც მზარდი ბროლის თავი ახლოს არის ერთკრისტალური ღუმელის წყლით გაგრილებული თესლის ბროლის ღეროსთან, კრისტალში ტემპერატურული გრადიენტი დიდია, რაც ბროლის გრძივი სითბოს გამტარობას აჭარბებს ზედაპირული გამოსხივების სითბოს. მყარი-თხევადი ინტერფეისი ამოზნექილია დნობის მიმართ.

როდესაც კრისტალი იზრდება შუაზე, გრძივი სითბოს გამტარობა უდრის ზედაპირის გამოსხივების სითბოს, ამიტომ ინტერფეისი სწორია.

ბროლის კუდში, გრძივი სითბოს გამტარობა ნაკლებია ზედაპირის გამოსხივების სითბოზე, რაც ქმნის მყარ-თხევადი ინტერფეისს ჩაზნექილი დნობის მიმართ.
ერთგვაროვანი რადიალური წინაღობის მქონე ერთი კრისტალის მისაღებად, მყარი-თხევადი ინტერფეისი უნდა იყოს გასწორებული.
გამოყენებული მეთოდებია: ①კრისტალების ზრდის თერმული სისტემის დარეგულირება თერმული ველის რადიალური ტემპერატურის გრადიენტის შესამცირებლად.
② ბროლის მოზიდვის ოპერაციის პარამეტრების დარეგულირება. მაგალითად, დნობის მიმართ ამოზნექილი ინტერფეისისთვის, გაზარდეთ წევის სიჩქარე კრისტალების გამაგრების სიჩქარის გასაზრდელად. ამ დროს ინტერფეისზე გამოთავისუფლებული კრისტალიზაციის ლატენტური სითბოს გაზრდის გამო, დნობის ტემპერატურა ინტერფეისის მახლობლად იზრდება, რის შედეგადაც ბროლის ნაწილი დნება ინტერფეისზე, რის შედეგადაც ინტერფეისი ბრტყელია. პირიქით, თუ ზრდის ინტერფეისი ჩაზნექილია დნობის მიმართ, ზრდის ტემპი შეიძლება შემცირდეს და დნობა გაამაგრებს შესაბამის მოცულობას, რაც ზრდის ინტერფეისს ბრტყელს გახდის.
③ დაარეგულირეთ ბროლის ან ჭურჭლის ბრუნვის სიჩქარე. ბროლის ბრუნვის სიჩქარის გაზრდა გაზრდის მაღალი ტემპერატურის სითხის ნაკადს, რომელიც მოძრაობს ქვემოდან ზემოდან მყარი-თხევადი ინტერფეისზე, რაც აიძულებს ინტერფეისი შეიცვალოს ამოზნექილიდან ჩაზნექილში. ჭურჭლის ბრუნვით გამოწვეული სითხის დინების მიმართულება იგივეა, რაც ბუნებრივი კონვექციისას და ეფექტი სრულიად საპირისპიროა ბროლის ბრუნვის მიმართ.
④ ჭურჭლის შიდა დიამეტრის თანაფარდობის გაზრდა ბროლის დიამეტრთან გააბრტყელებს მყარი-თხევადი ინტერფეისს და ასევე შეუძლია შეამციროს დისლოკაციის სიმკვრივე და ჟანგბადის შემცველობა კრისტალში. ზოგადად, ჭურჭლის დიამეტრი: ბროლის დიამეტრი = 3~2,5:1.
მცირე სიბრტყის ეფექტის გავლენა
ბროლის ზრდის მყარი-თხევადი ინტერფეისი ხშირად მრუდია ჭურჭელში დნობის იზოთერმის შეზღუდვის გამო. თუ კრისტალი სწრაფად ამაღლდება ბროლის ზრდის დროს, პატარა ბრტყელი სიბრტყე გამოჩნდება (111) გერმანიუმის და სილიციუმის ერთკრისტალების მყარი-თხევადი ინტერფეისზე. ეს არის (111) ატომური მჭიდრო თვითმფრინავი, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ პატარა თვითმფრინავს.
მინარევების კონცენტრაცია მცირე სიბრტყეში ძალიან განსხვავდება არაპატარა სიბრტყის არეში. მინარევების არანორმალური განაწილების ამ ფენომენს მცირე სიბრტყეზე ეწოდება მცირე სიბრტყის ეფექტი.
მცირე სიბრტყის ეფექტის გამო, მცირე სიბრტყის ფართობის წინაღობა შემცირდება და მძიმე შემთხვევებში გამოჩნდება მილის მინარევების ბირთვები. მცირე სიბრტყის ეფექტით გამოწვეული რადიალური წინააღმდეგობის არაერთგვაროვნების აღმოსაფხვრელად, საჭიროა მყარი-თხევადი ინტერფეისის გასწორება.

მოგესალმებით ნებისმიერ მომხმარებელს მთელი მსოფლიოდან, რომ გვეწვიონ შემდგომი დისკუსიისთვის!

https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/