晶體結(jié)構(gòu)與缺陷課件 第十一章晶體生長方法概論

第十一章晶體生長方法概論11.1晶體生長的理論基礎(chǔ)11.2雜質(zhì)的添加與分凝11.3晶體生長方法晶體生長單晶時原料（母相）狀態(tài)對生長方法進(jìn)行分類：

氣相液相固相晶體生長方法分類晶體生長方法溶液生長法熔液生長法氣相生長法固相生長法薄膜生長法降溫，恒溫蒸發(fā)，溫差水熱，循環(huán)流動，凝膠等提拉，下降，焰熔，導(dǎo)模，冷坩堝，助熔劑區(qū)熔，浮區(qū)，基座等真空蒸發(fā)鍍膜，升華，氣相外延，化學(xué)氣相沉積等高壓，再結(jié)晶等真空蒸發(fā)，分子束外延，濺射，粒子束外延，液相外延，離子注入，LB膜等11.1晶體生長的理論基礎(chǔ)1.1晶體的成核成長晶體從介質(zhì)中生長的三個階段:①從熔體生長時,熔體要有一定的過冷度,過冷度愈大,成核就愈容易;從溶液中生長時,溶液中的溶質(zhì)要有一定的過飽和度;②晶體的成核階段;③晶體生長階段.2.晶核形成的兩種類型:①均質(zhì)成核;②非均質(zhì)成核.1.2晶核形成過程的理論分析1.均質(zhì)成核:晶核在均勻的熔體內(nèi)自發(fā)形成.晶核的臨界半徑液相必須處于一定的過冷條件時方能結(jié)晶,而液體中客觀存在的結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏是均勻形核的必要因素2.異質(zhì)成核在實際的熔體中,總是或多或少地含有某些夾雜的固體粒子,因此實際結(jié)晶時,晶核常常依附在這些外來固體質(zhì)點的表面形成.1.3晶體生長的理論模型晶面生長速度與面網(wǎng)密度關(guān)系面網(wǎng)密度小生長速度快，晶面消失快；面網(wǎng)密度大生長速度慢，易保留下來成為晶面。

理想狀態(tài)，不考慮外界條件生長速度面網(wǎng)密度小

(3)布拉維法則

--法國結(jié)晶學(xué)家A.bravis

提出：實際晶體的面網(wǎng)常常是由晶體格子構(gòu)造中面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)發(fā)育成的。11.2雜質(zhì)的添加與分凝雜質(zhì)的添加雜質(zhì)的分凝當(dāng)熔體(溶體)中含有雜質(zhì)時,若有部分熔體(溶體)結(jié)晶成為晶體,則雜質(zhì)在結(jié)晶的固體和未結(jié)晶的熔體中的濃度是不同的,這種現(xiàn)象稱為分凝現(xiàn)象,又稱為偏析現(xiàn)象.平衡分凝系數(shù):k0=Cs/C1K0<1硅單晶爐的主要構(gòu)造:單晶爐爐體;(2)坩堝、石墨發(fā)熱器和石墨保溫系統(tǒng)晶棒(籽晶)提拉桿和坩堝的升降旋轉(zhuǎn)機構(gòu),包括籽晶夾頭真空系統(tǒng)和氣氛壓力控制系統(tǒng);(4)計算機及電氣控制系統(tǒng)11.3晶體生長方法晶體提拉法2.工藝流程加料熔化縮頸生長放肩生長等徑生長尾部生長3.優(yōu)點:①可以方便地應(yīng)用定向籽晶技術(shù)來控制晶體的生長方向,以制備具有確定生長方向的單晶;②在生產(chǎn)過程中,可方便地觀察晶體的生長的狀況,便于控制;③晶體在坩堝中心部位的熔體表面處生長,不與坩堝接觸,能顯著地減少晶體的內(nèi)部應(yīng)力,并能夠防止坩堝壁的寄生成核;④可以利用拉晶過程中的”縮頸”工藝消除位錯,使籽晶中的延伸位錯和熱應(yīng)力產(chǎn)生的位錯在”縮頸”后至晶體表面而終結(jié),這樣可使長成的晶體中的位錯大大減少,從而提高晶體的完整性.作業(yè):定向凝固