提拉生长氧化物晶体时界面的不稳定性(节译)

从静止坩埚的熔体中提拉生长旋转的氧化物品体时,已观察到界面不稳定性的一种有趣类型.晶体直径恒定而增大晶转速度时,观察到界面形状相对于熔体突然从凸形变成稍凹的形状.如果拉晶是自动控制的,即单位时间的结晶重量恒定,那末晶体直径就会出现突然的变化.     

φ60mm掺碲GaP单晶的研制

用高压液封直拉法制备大直径GaP单晶重要的是控制拉制参数,如埚位、氧化硼厚度、热场、晶体坩埚直径比等.实验采用浮舟技术控制晶体直径,调整和控制参数使得晶体固液界面在拉制过程中始终凸向熔体,这对获得单晶非常重要.分析了晶体中电阻率、载流子浓度分布及位错分布.采用X射线双晶衍射对晶体质量进行了测试分析.     

用提拉法生长氧化物晶体时的一些问题

生长铌酸盐、钽酸盐和石榴石这样的氧化物晶体时,用一稳定方法生长直径不变的晶体往往碰到某些困难。本文通过模拟熔体中的液流和温场研究了金属和半导体晶体生长时不曾遇到的两大问题。一个是生长界面形状随液流变化由凸转向凹时,熔体流动由自然对流转变为生长时晶体旋转所产生的强制对流所引起的。另一个是晶体周围的热不对称引起的,而且只有当晶体和坩埚的温差或熔体的温度梯度低以及强制对流为主体时才发生。本文给出了强制对流肚过自然对流而占优势时的临界雷诺数。详细地研究了石榴石晶体生长时,其界面形状的突变情况。     

LEC法GaSb晶体生长数值模拟研究

采用有限元模拟软件对液封直拉(LEC)法生长锑化镓晶体过程进行计算机建模。模拟分析了晶体旋转、坩埚旋转及隔热屏等因素对GaSb固-液界面形貌的影响。结果表明,晶体旋转与坩埚旋转分别具有促使凸向熔体的固-液界面曲率减小及增大的作用,且同等转速条件下,坩埚旋转对固-液界面形貌影响更大。此外,减小放肩角度、去除炉体上部的隔热屏等措施,均具有使凸向熔体的固-液界面曲率降低的作用。而使用液封剂使凸向熔体的固-液界面曲率增大。坩埚在加热器中存在某一位置,使熔体内部轴向梯度最大。炉膛内氩气流速最剧烈部位为保温罩与拉晶杆间的区域,Ar气对流导致上炉膛温度提高,并降低熔体表面温度约8℃。     

文摘选辑

(一)单晶和薄膜材料208 提拉法晶体生长中转动的影响——(Riley N.)《Jour.Cryst.Growth》47 4557—67 1979提出了一个从熔体生长单晶时有关晶体及坩埚转动影响的模型,按许密特数求解,并研究了晶体-熔体界面上影响生长的条件.     

Hg1-xMnxTe晶体的垂直Bridgman法生长系统温度场分析

利用ANSYS有限元软件,以实际炉膛内的温度分布为边界条件,分析了包括生长中的Hg0.9Mn0.1Te晶体和晶体生长炉在内的生长系统的温度场.结果表明,晶体、熔体、高压Hg蒸气和石英的存在,使炉膛内的温度分布趋于平缓.在气液(气固)界面、液固界面、石英坩埚顶部和底部,轴向温度出现转折.随着晶体的生长,固液界面的轴向温度梯度逐渐减小.当石英坩埚完全处于高温区或低温区时,所在位置的温度分布更均匀,但远离坩埚区域的温度场受到的影响很小.     

垂直Bridgman法生长氟化钙晶体的数值分析

利用Fluent软件,模拟计算了垂直Bridgman法大尺寸氟化钙晶体生长的具体过程,研究了晶体生长过程中的热传递和熔体对流传热,分析了固相、液相和坩埚的热导率的差异对坩埚中心轴的轴向温度分布和轴向温度梯度以及界面处的径向温度分布和径向温度梯度的影响。分析结果表明:熔体对流传热的效果随晶体生长的不断进行逐渐减弱;固相、液相和坩埚的热导率的差异对坩埚中心轴的轴向温度分布和轴向温度梯度以及界面处的径向温度分布和径向温度梯度有重要影响;晶体的结晶速度和坩埚的下降速度存在不一致性。     

稳定提拉法晶体生长界面的装置和方法研究

为了解决传统提拉单晶体生长界面不稳定的难题,该文在传统全自动提拉单晶炉等径控制理论的基础上,通过原料补充装置,不断添加与晶体生长量相等的晶体原料至坩埚内,以稳定晶体生长液面的高度不变;再通过光学放大和电荷耦合器件（CCD）成像装置测量晶体实时直径的变化,以此变化率调整晶体旋转速度,最终使晶体生长界面始终维持在一个相对稳定的理想状态,从而保证晶体外形符合设定要求和内部品质的优良。     

勾形磁场下直径300mm CZ Si 熔体中氧浓度分布的数值模拟

采用低雷诺数K-ε紊流模型,考虑自然对流、晶体旋转和坩埚旋转等因素,对晶体直径为300mm,磁场强度变化范围在0～0.12T条件下,熔体硅内流场及氧的浓度分布、磁场分布等作了数值模拟.计算中采用有限体积法,运用SIMPLE(semi-implicit method for pressure linked equations)算法耦合压力和速度场,动量方程、能量方程中对流项的离散采用QUICK(quadratic upwind interpolation of convective kinematics)格式,紊动能和耗散项方程中对流项的离散采用迎风格式.数值模拟结果表明,在勾形磁场作用下,熔体硅内的流场、氧的浓度分布与无磁场作用相比有较大不同,随着磁场强度的增加,生长界面处氧的浓度降低,并且磁场确实能有效地抑制熔体内的紊流,有利于晶体生长.     

勾形磁场下直径300mm CZ Si熔体中氧浓度分布的数值模拟

采用低雷诺数Ｋ-ε紊流模型，考虑自然对流、晶体旋转和坩埚旋转等因素，对晶体直径为300mm，磁场强度变化范围在0～0.12T条件下，熔体硅内流场及氧的浓度分布、磁场分布等作了数值模拟．计算中采用有限体积法，运用SIMPLE(semiimplicit method for pressure linked equations)算法耦合压力和速度场，动量方程、能量方程中对流项的离散采用QUICK(quadratic upwind interpolation of convective kinematics)格式，紊动能和耗散项方程中对流项的离散采用迎风格式．数值模拟结果表明，在勾形磁场作用下，熔体硅内的流场、氧的浓度分布与无磁场作用相比有较大不同，随着磁场强度的增加，生长界面处氧的浓度降低，并且磁场确实能有效地抑制熔体内的紊流，有利于晶体生长．     

国外简讯

英国菲力浦公司拉制成大的铋硅氧化物晶体,其直径为42毫米,重为1.4公斤.用这种晶体制成的声表面波器件可代替彩色电视中的体波中频滤波器,其尺寸只有晶体管那样大.这种晶体的拉制方法简单.其基本拉制工艺如下:与电源连接的线圈中的射频电流加热铂坩埚,使按氧化物组分(Bi_2O_3和SiO_2)的重量配比的料在坩埚内,溶化.使籽晶与熔体接触,调     

生长半透明晶体中的温度分布——(Ⅱ)理论与实验的比较

将计算的固-液界面和熔体之间的温度差与Al_2O_3和YAG晶体的广角散射(胞状密度)作了比较.采用自熔体和晶体上部较高的能量损耗,生长出了着色的无胞状组织的晶体.在相反的条件下成功的生长出无色晶体.结果与计算出来的正比于界面上实际温度梯度的温度差是一致的.     

称重法自动拉晶的控制装置

本文叙述了适合于从引晶到生长结束,提拉法晶体生长控制的模拟跟踪系统。介绍了用晶体或用坩埚称重的控制系统。这种控制器使易于从凝固时膨胀或不完全湿透固体自身的熔体中生长晶体,尽管此类材料的重量和晶体半径不是理想的关系。     

硅熔体中3C-SiC的生长及6H-SiC晶型的抑制

论述了从硅熔体中生长3C-SiC晶体过程中6H-SiC晶型控制的一般原理.采用将硅置于高纯石墨坩埚中使其在高温条件下熔化,坩埚内壁石墨自然熔解于硅熔体中形成碳饱和的硅熔体,在石墨表面形成厚约0.2mm的SiC薄层.X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、Raman散射等分析表明所制备样品为3C-SiC多晶体.实验结果进一步证明从硅熔体中生长3C-SiC晶体过程中,通过适当调整工艺参数可以抑制6H-SiC晶型的形成.     

供制备高频FET和IC用的半绝缘GaAs衬底

用液封切克劳斯基(LEC)方法在热解氮化硼坩埚中生长的半绝缘GaAs,由于它的优越的可重复性和均匀性,在用作制备高速器件和集成电路的直接离子注入衬底方面正受到欢迎。最近的文章阐明了GaAs晶体的电导率与生长熔体组分之间的关系。一个充分富砷的熔体由于确保深施主EL2的存在以补偿比浅施主多的净剩余的碳受主而使晶体成为半绝缘。贫砷的熔体导致包含两个深受主的p型晶体,这也许不但与在半绝缘材料中发现的杂质受主和施主有关,而且也和化学计量相关的晶格缺陷有联系。     

感应加热引上法中熔体对流状态对生长Nd:YAG晶体的影响

一、引言 引上法生长晶体时,熔体对流对晶体生长的影响,早就引起了人们的注意。但是,关于熔体内对流的实验与理论研究,大多针对低熔点晶体,往往不适用于高温氧化物晶体生长情况。 晶体转动产生了熔体的机械对流,坩埚壁及底部加热产生了热对流,二者复合形成了较复杂的熔体对流状态。既影响熔体内热量传输,也影响着熔体内质量传输,因而对晶体生长必然会有较大影响。文中将分别针对两种不同类型的炉体,从大量晶体生长实验     

硅熔体中3C—SiC的生长及6H—SiC晶型的抑制

论述了从硅熔体中生长3C－SiC晶体过程中6H－SiC晶型控制的一般原理,采用将硅置于高纯石墨坩埚中使其在高温条件下熔化。坩埚内壁石墨自然熔解于硅熔体中形成碳饱和的硅熔体,在石墨表面形成厚约0．2mm的SiC薄层。X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、Raman散射等分析表面所制备样品为3C－SiC多晶体,实验结果进一步证明从硅熔体中生长3C－SiC晶体过程中,通过适当调整工艺参数可以抑制6H－SiC晶型的形成。     

自动加料单晶炉的设计与研究

由于传统的晶体生长设备不具备加料功能,在晶体生长过程中无法进行原料补充,所以最终的晶体尺寸通常受制于坩埚和设备大小。而更大尺寸的坩埚和设备成本高,这制约了大尺寸晶体的研究和发展。该文设计了一种自动加料系统,可根据已生长的晶体质量向坩埚内补充同等质量的原料,确保坩埚内固 液界面保持不变,从而实现小坩埚生长大尺寸晶体的目标,提高了设备利用率,节约了能源,降低了生产成本,促进了大尺寸晶体的发展。     

长波红外材料n型Hg_(1-x)Cd_xTe载流子寿命

测量了３种不同生长方法（加速坩埚旋转布里奇曼法、固态再结晶法和改进的布里奇曼生长大直径晶体法）制备的长波红外蹄镉汞晶体（块晶）载流子寿命的温度变化关系,与窄禁带半导体载流子复合机构的理论计算结果比较表明,优质晶体中是以带间碰撞复合为主。     

超声振动在拉制InSb晶体中的作用

用提拉法从熔体中拉制了InSb单晶。在长晶过程中,通过碳坩埚将超声振动导入熔体。拉出之晶体中心的小晶面区转移到了晶体的四周,尺寸也同时缩小了,这是因为超声振动搅动了熔体,并提高了它的温度。此外,还讲述了小晶面区和无小晶面区二者之间扩散电阻值的差别。这些结果表明:导入超声振动改善了晶体内部杂质浓度分布的不均匀。