自动控制晶体直径的采样调节系统研究

在直拉法晶体生长中,通过对直径控制数学模型及热交换平衡机理的研究,本文提出了一种新型的自动控径生长晶体系统——采样串接自动调节系统.该系统利用电子称重技术,测取晶体质量生长速率作为主控信号,以炉膛温度作为付控信号,采取断续调节方式,逐步校正直径偏差.该系统能有效地克服晶体直径对加热功率的响应存在较大纯滞后和较长的热时间常数,在封闭了观察孔的电阻加热法单晶炉中,成功地实现了LN晶体从引晶开始直到生长结束的自动控径生长.     

锗单晶材料的发展现状

锗因其资源稀缺、优异的光学和物理性能,广泛应用于光纤系统、红外光学系统、电子和太阳能应用、探测器等高科技领域,是战略性产业所需的重要功能材料和结构材料.简单介绍了目前国内锗单晶生长的两种主要方法:直拉法(Czochralski,CZ)和垂直梯度凝固法(vertical gradient freeze,VGF).对国内和...     

大直径锗单晶炉的研制

为适应国内外对大直径径(≥12英寸)红外光学锗单晶发展需求而研发的新一代锗单晶炉.其研发的大直径锗单晶炉其创新点包括:实现10微米级提拉速度的软轴提升机构;实现一种新型掺杂剂掺杂装置,建立一套对石墨熔体温度测量反馈信号的控制方法,实现锗单晶等直径精确控制,实现副炉室自动旋转以及实现氩气流量及炉室压力的精确控制.     

单晶激光定向仪

用直拉法和区熔法生产的硅、锗单晶,具有111、100、110等生长方向(图1).在拉制金属单晶时,所用籽晶的制备以及外延切片工艺都必须按一定的晶向进行,否则就会影响单晶的质量.     

直拉法晶体生长采样调节自动控径系统

直拉法晶体生长的自动控径方法,国内外已有不少报导。熔体称量法是常用的一种。有关文献指出,晶体直径对单晶炉加热功率的响应,存在着不可忽略的死区纯滞后和较长的热时间常数,这在电阻加热单晶炉及大型单晶炉中尤为严重。而目前的自动控径系统多属简单回路调节系统或前馈调节系统,长出的晶体虽然宏观等径,显微生长速率却发生较大的起伏。我们根据等径控制的实质问题在于控制晶体显微生长速率的理论,建立了采样串接调节系统,有效地克服了单晶炉的纯     

高压液封原位合成直拉半绝缘GaAs单晶

<正>近年来国际上对场效应器件及集成电路用半绝缘GaAs单晶开展了大量研究工作,取得了一定的进展.目前采用下述几种方法生长GaAs单晶:(1)高压液封原位合成直拉法,(2)低压液封直拉法(预合成多晶料),(3)低压液封直接合成直拉法,(4)水平三温区法.其中方法(1)是一种液Ga和液As反应合成GaAs后直拉得到单晶的方法.其余均为液Ga和As蒸气缓慢反应合成GaAs后再生长单晶的方法.     

悬浮区熔法生长锗单晶

采用悬浮区熔工艺,生长出了最大直径(等径部分)22 mm的<100>晶向锗单晶,单晶等径长度20 mm,总长度80 mm。为减小锗单晶生长中的重力作用,并提高温度梯度以增强结晶趋动力,特别设计了锗单晶生长用的加热线圈,包括设计线圈的内径为18 mm,线圈的下表面设计为0°的平角,上表面设计成9°的锥形等。改进后的加热线圈有效地减小了熔体的质量,消除了熔体因重力作用而引起的下坠及因下坠而在上界面形成的无法熔化的腰带。实验表明,锗单晶生长对功率变化非常敏感,生长过程中极易引入位错,但在有大量位错的情况下,晶棱能依然保持完好。     

直拉法单晶制造中的直径检测技术

自动直径控制（ADC）是直拉法单晶制造中的重要环节，本文详细了直拉单晶的直径检测技术，分析其性能差异，对目前单晶炉设备的设计制造有参考作用。     

超精密车削单晶锗表面性能分析

单晶锗是典型的红外光学晶体材料,其加工表面的评价方法大都局限于面形精度,而加工过程所产生的位错及晶面间距变化也会影响单晶锗的使用性能.为了全面地评价单晶锗加工后的表面性能,通过表面粗糙度轮廓仪、X射线衍射仪等设备,对超精密车削的单晶锗平面及曲面进行了表面粗糙度和X射线检测,获得了针对单晶锗平面的表面粗糙度与位错密度相结合的性能评价方法,及针对单晶锗曲面的表面粗糙度与晶面间距变化程度相结合的性能评价方法.相关研究对单晶锗在红外光学及其它领域的加工应用有重要意义.     

大直径高质量锑化铟单晶的生长研究

锑化铟单晶是制备3μm～5μm红外探测器的重要材料.为了适应红外焦平面探测器大规模化发展的趋势,我们开展了高质量3in锑化铟单晶的生长研究.本文解决了大直径锑化铟单晶生长的关键技术,讨论了3in锑化铟单晶生长过程中的多晶原料提纯问题,以及单晶电性能参数控制、位错密度控制和直径控制问题,并采用Czochraski法成功地在国内首次生长出直径为3in的锑化铟单晶.其中,直径大于3in的单晶长度超过100mm,单晶的位错密度小于100cm-2.试验结果表明:相对于其他半导体单晶生长位错密度沿晶棒增大的分布规律,我们得到的锑化铟单晶位错密度沿晶棒从头至尾递减,单晶尾部位错密度可小于50cm-2;同时单晶的电子迁移率、载流子浓度均满足制备高性能大规格红外焦平面探测器的要求.     

双段式加热锗单晶生长设备的结构设计

锗单晶和锗单晶片是重要的半导体材料,锗单晶的生长广泛采用的是CZ(直拉)法,其主要结构包括底座及立柱装置、下传动装置、主炉室、插板阀、副炉室、籽晶提升旋转机构、液压驱动装置、真空系统、充气系统及水冷系统等。     

大直径CZ硅单晶的控氧技术

描述了拉晶条件和磁拉法对大直径ＣＺ硅单晶中氧的控制作用，并讨论了近期发展的ＣＣＺ法和ＬＦＣＺ法中与控氧相关的问题。     

使用红外干涉仪测量锗材料折射率均匀性

介绍了运用工作波长为10．6μm的红外干涉仪测试红外光学材料(锗晶体)的折射率均匀性的方法。运用传统的干涉法检验光学材料的折射率均匀性时，由于锗晶体太软，表面不易加工。其表面面形难以满足测试要求。为了消除面形偏差对折射率均匀性偏差测试的影响，使用可见光移相式数字平面干涉仪精确测试被测样品的面形偏差，该干涉仪具有很高的测试精度，其测量不确定度可以达到λ／50(λ=0．633μm)。然后在红外干涉图数据处理中将样品的面形偏差扣除，得到样品折射率的偏差分布。对锗单晶材料进行了实际测试。     

辐射探测器用高纯锗单晶技术研究

高纯锗单晶可以用作制备X射线辐射探测器。介绍了锗辐射探测器的研究现状与结构,论述了辐射探测器对高纯锗单晶的净杂质浓度、位错方面的要求。介绍了目前高纯锗生长主要的提纯方法和单晶生长方法,论述了以上这两种方法的主要技术特点。     

Silicon-germanium alloy growth control and characterization

Silicon-germanium alloy has been grown on silicon substrates by the hydrogen reduction of silicon tetrachloride and germanium tetrachloride as well as the pyrolysis of silane and germane. The film growth characteristics in the first few minutes have been studied using an SEM. Techniques have been developed for growing high germanium content films which are single crystal and have surfaces suitable for MOS device fabrication.     

100 mm直径低位错密度InSb单晶生长研究

InSb是一种重要的中波红外探测器材料。为了满足更大规模、更高质量红外焦平面探测器的发展要求,对100 mm直径低位错密度InSb单晶的生长进行了研究。通过改良生长方法、优化籽晶、改进缩颈工艺、优化热场,最终获得位错密度小于等于100 cm-2、直径大于等于100 mm的大尺寸低位错密度InSb晶体。晶体沿晶棒从头到尾部的位错密度分布均匀,可用率高,能够满足大规模高质量红外焦平面探测器的使用需求。