Tärkeimmät syyt, jotka vaikuttavat yksittäisten kiteiden säteittäisen resistiivisyyden tasaisuuteen ovat kiinteän ja nesteen rajapinnan tasaisuus ja pienen tason vaikutus kiteen kasvun aikana
Kiinteä-neste-rajapinnan tasaisuuden vaikutus Kiteen kasvun aikana, jos sulaa sekoitetaan tasaisesti, tasavastuspinta on kiinteä-neste-rajapinta (epäpuhtauspitoisuus sulassa on erilainen kuin kiteen epäpuhtauspitoisuus, joten resistanssi on erilainen ja resistanssi on sama vain kiinteän nesteen rajapinnassa). Kun epäpuhtaus K<1, sulatteeseen kupera rajapinta saa aikaan sen, että säteittäinen resistiivisyys on korkea keskellä ja matala reunassa, kun taas sulatteeseen kovera rajapinta on päinvastainen. Tasaisen kiinteän nesteen rajapinnan säteittäinen resistiivisyyden tasaisuus on parempi. Kiinteä-neste-rajapinnan muoto kiteen vetämisen aikana määräytyy sellaisilla tekijöillä kuin lämpökentän jakautuminen ja kiteen kasvun toimintaparametrit. Suoravedetyssä yksikiteessä kiinteä-nestepinnan muoto on seurausta tekijöiden, kuten uunin lämpötilan jakautumisen ja kiteen lämmön haihtumisen, yhteisvaikutuksesta.
Kiteitä vedettäessä kiinteän ja nesteen rajapinnassa on neljä päätyyppiä lämmönvaihtoa:
Piilevä faasimuutoslämpö, joka vapautuu sulan piin kiinteytymisestä
Sulan lämmönjohtavuus
Lämmönjohtuminen ylöspäin kiteen läpi
Säteilylämpö ulospäin kiteen läpi
Piilevä lämpö on tasaista koko rajapinnalle, eikä sen koko muutu, kun kasvunopeus on vakio. (Nopea lämmönjohtavuus, nopea jäähdytys ja lisääntynyt jähmettymisnopeus)
Kun kasvavan kiteen pää on lähellä yksikideuunin vesijäähdytettyä siemenkidesauvaa, kiteen lämpötilagradientti on suuri, mikä tekee kiteen pitkittäislämmönjohtavuudesta suuremman kuin pintasäteilyn lämpö, joten kiinteä-neste-rajapinta kupera sulatteeseen nähden.
Kun kide kasvaa keskelle, pituussuuntainen lämmönjohtavuus on yhtä suuri kuin pintasäteilyn lämpö, joten rajapinta on suora.
Kiteen pyrstössä pituussuuntainen lämmönjohtavuus on pienempi kuin pintasäteilylämpö, mikä tekee kiinteän ja nesteen rajapinnasta koveran sulaan nähden.
Jotta saataisiin yksikide, jolla on tasainen säteittäinen resistiivisyys, kiinteän aineen ja nesteen rajapinta on tasoitettava.
Käytetyt menetelmät ovat: ①Säädä kiteen kasvun lämpöjärjestelmä vähentääksesi lämpökentän radiaalista lämpötilagradienttia.
②Säädä kiteen vetotoimintoparametreja. Jos esimerkiksi rajapinta on kupera sulatteeseen nähden, lisää vetonopeutta kiteen jähmettymisnopeuden lisäämiseksi. Tällä hetkellä rajapinnalle vapautuvan kiteytyslatentin lämmön lisääntymisen vuoksi sulamislämpötila rajapinnan lähellä kohoaa, mikä johtaa osan kiteen sulamiseen rajapinnalla, jolloin rajapinta tulee tasaiseksi. Päinvastoin, jos kasvurajapinta on kovera sulaa kohti, kasvunopeutta voidaan vähentää ja sula jähmettyy vastaavan tilavuuden, jolloin kasvurajapinta tulee tasaiseksi.
③ Säädä kiteen tai upokkaan pyörimisnopeutta. Kiteen pyörimisnopeuden lisääminen lisää korkean lämpötilan nestevirtausta, joka liikkuu alhaalta ylöspäin kiinteän ja nesteen rajapinnassa, jolloin rajapinta muuttuu kuperasta koveraksi. Upokkaan pyörimisen aiheuttama nestevirtauksen suunta on sama kuin luonnollisella konvektiolla ja vaikutus on täysin päinvastainen kuin kiteen pyörimisellä.
④ Upokkaan sisähalkaisijan ja kiteen halkaisijan suhteen lisääminen tasoittaa kiinteän nesteen rajapintaa ja voi myös vähentää dislokaatiotiheyttä ja kiteen happipitoisuutta. Yleensä upokkaan halkaisija: kiteen halkaisija = 3 ~ 2,5:1.
Pienen koneen vaikutuksen vaikutus
Kiteen kasvun kiinteä-neste-rajapinta on usein kaareva johtuen upokkaan sulamisisotermin rajoituksesta. Jos kide nostetaan nopeasti kiteen kasvun aikana, pieni litteä taso ilmestyy (111) germaniumin ja piin yksittäiskiteiden kiinteän ja nesteen rajapinnalle. Se on (111) atominen tiiviisti pakattu taso, jota yleensä kutsutaan pieneksi lentokoneeksi.
Epäpuhtauspitoisuus pienen tason alueella on hyvin erilainen kuin ei-pienen tason alueella. Tätä ilmiötä, jossa epäpuhtaudet jakautuvat epänormaalisti pienen tason alueella, kutsutaan pienen tason vaikutukseksi.
Pienen tason vaikutuksen ansiosta pienen tason alueen ominaisvastus pienenee ja vaikeissa tapauksissa ilmaantuu epäpuhtauksia putkisydämisiin. Pienen tason vaikutuksen aiheuttaman radiaalisen resistiivisyyden epähomogeenisuuden eliminoimiseksi kiinteän nesteen rajapinta on tasoitettava.
Tervetuloa kaikki asiakkaat ympäri maailmaa käymään lisää keskustelua varten!
https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/
Postitusaika: 24.7.2024