التحكم في انتظام المقاومة الشعاعية أثناء سحب البلورات

الأسباب الرئيسية التي تؤثر على انتظام المقاومة الشعاعية للبلورات المفردة هي تسطيح الواجهة الصلبة والسائلة وتأثير المستوى الصغير أثناء نمو البلورات

تأثير تسطيح الواجهة الصلبة والسائلة أثناء نمو البلورة، إذا تم تحريك الذوبان بالتساوي، فإن سطح المقاومة المتساوي هو الواجهة الصلبة والسائلة (يختلف تركيز الشوائب في الذوبان عن تركيز الشوائب في البلورة، لذلك المقاومة مختلفة، والمقاومة متساوية فقط عند الواجهة الصلبة والسائلة). عندما تكون الشوائب K<1، فإن الواجهة المحدبة للذوبان ستتسبب في أن تكون المقاومة الشعاعية عالية في المنتصف ومنخفضة عند الحافة، في حين أن الواجهة المقعرة للذوبان تكون عكس ذلك. إن توحيد المقاومة الشعاعية للواجهة الصلبة والسائلة المسطحة أفضل. يتم تحديد شكل الواجهة الصلبة والسائلة أثناء سحب البلورات من خلال عوامل مثل توزيع المجال الحراري ومعلمات تشغيل نمو البلورة. في البلورة المفردة المسحوبة بشكل مستقيم، يكون شكل السطح الصلب والسائل هو نتيجة التأثير المشترك لعوامل مثل توزيع درجة حرارة الفرن وتبديد الحرارة البلوري.

عند سحب البلورات، هناك أربعة أنواع رئيسية من التبادل الحراري في الواجهة الصلبة والسائلة:

الحرارة الكامنة لتغير الطور المنبعثة من تصلب السيليكون المنصهر

التوصيل الحراري للصهر

التوصيل الحراري للأعلى من خلال البلورة

حرارة الإشعاع إلى الخارج من خلال البلورة
تكون الحرارة الكامنة موحدة بالنسبة للواجهة بأكملها، ولا يتغير حجمها عندما يكون معدل النمو ثابتًا. (توصيل سريع للحرارة، تبريد سريع، وزيادة معدل التصلب)

عندما يكون رأس البلورة المتنامية قريبًا من قضيب بلوري البذور المبرد بالماء في الفرن البلوري الفردي، يكون التدرج في درجة الحرارة في البلورة كبيرًا، مما يجعل التوصيل الحراري الطولي للكريستال أكبر من حرارة الإشعاع السطحي، وبالتالي فإن واجهة صلبة وسائلة محدبة إلى الذوبان.

عندما تنمو البلورة إلى المنتصف، يكون التوصيل الحراري الطولي مساويًا لحرارة الإشعاع السطحي، وبالتالي تكون الواجهة مستقيمة.

عند ذيل البلورة، يكون التوصيل الحراري الطولي أقل من حرارة الإشعاع السطحي، مما يجعل الواجهة الصلبة والسائلة مقعرة عند الذوبان.
من أجل الحصول على بلورة واحدة ذات مقاومة شعاعية موحدة، يجب تسوية الواجهة الصلبة والسائلة.
الطرق المستخدمة هي: ①ضبط النظام الحراري للنمو البلوري لتقليل تدرج درجة الحرارة الشعاعية للمجال الحراري.
②ضبط معلمات عملية سحب الكريستال. على سبيل المثال، بالنسبة لواجهة محدبة للذوبان، قم بزيادة سرعة السحب لزيادة معدل التصلب البلوري. في هذا الوقت، بسبب زيادة الحرارة الكامنة للتبلور المنبعثة على الواجهة، تزداد درجة حرارة الذوبان بالقرب من الواجهة، مما يؤدي إلى ذوبان جزء من البلورة في الواجهة، مما يجعل الواجهة مسطحة. على العكس من ذلك، إذا كانت واجهة النمو مقعرة تجاه الذوبان، فيمكن تقليل معدل النمو، وسوف يعمل الذوبان على ترسيخ الحجم المقابل، مما يجعل واجهة النمو مسطحة.
③ اضبط سرعة دوران البلورة أو البوتقة. ستؤدي زيادة سرعة دوران البلورة إلى زيادة تدفق السائل ذو درجة الحرارة العالية الذي يتحرك من الأسفل إلى الأعلى في الواجهة الصلبة والسائلة، مما يجعل الواجهة تتغير من محدبة إلى مقعرة. اتجاه تدفق السائل الناتج عن دوران البوتقة هو نفس اتجاه الحمل الحراري الطبيعي، والتأثير معاكس تمامًا لاتجاه دوران البلورة.
④ تؤدي زيادة نسبة القطر الداخلي للبوتقة إلى قطر البلورة إلى تسطيح الواجهة الصلبة والسائلة، ويمكن أن تقلل أيضًا من كثافة الخلع ومحتوى الأكسجين في البلورة. بشكل عام، قطر البوتقة: قطر البلورة = 3~2.5:1.
تأثير تأثير الطائرة الصغيرة
غالبًا ما تكون الواجهة الصلبة والسائلة لنمو البلورات منحنية بسبب محدودية درجة حرارة الذوبان في البوتقة. إذا تم رفع البلورة بسرعة أثناء نمو البلورة، فسوف تظهر طائرة مسطحة صغيرة عند الواجهة الصلبة والسائلة لبلورات الجرمانيوم والسيليكون المفردة (111). وهو المستوى (111) الذري المتقارب، ويسمى عادة بالمستوى الصغير.
يختلف تركيز الشوائب في منطقة المستوى الصغير كثيرًا عن تركيز الشوائب في منطقة المستوى غير الصغير. تسمى ظاهرة التوزيع غير الطبيعي للشوائب في منطقة المستوى الصغير بتأثير المستوى الصغير.
بسبب تأثير المستوى الصغير، ستنخفض مقاومة منطقة المستوى الصغير، وفي الحالات الشديدة، سوف تظهر نوى الأنابيب الملوثة. من أجل القضاء على عدم تجانس المقاومة الشعاعية الناجم عن تأثير المستوى الصغير، يجب تسوية الواجهة الصلبة والسائلة.

نرحب بأي عملاء من جميع أنحاء العالم لزيارتنا لمزيد من المناقشة!

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