2.3. Порядок выполнения работы
1. Построить зависимости Ст = f(g) в случае летучей примеси при различных значениях площади испарения F.
Расшифровать марку материала, определив материал кристалла, легирующую примесь, удельное сопротивление ρ и геометрические параметры, если они приводятся в марке.
По значению удельного сопротивления ρ определить концентрацию легирующей примеси в кристалле Ст. Для определения величины Ст использовать табл. 5 или 6 приложения.
Равновесный коэффициент распределения k0, коэффициент диффузии примеси D в жидкой фазе и коэффициент испарения примеси α выбрать из табличных данных (табл. 3, 4 и 7 приложения).
Для построения зависимостей Ст = f(g) в случае летучей примеси в разделе "Параметры" необходимо ввести следующие исходные данные: Ср = 0, Сп = 0, В = 1. Поверхность испарения F рассчитать по формуле
F =
(
).
(2.11)
Начальную концентрацию примеси в расплаве С0 определить из известного соотношения Ст = kС0. Значение эффективного коэффициента распределения рассчитывается по уравнению Бартона – Прима – Слихтера (1.2) для скорости кристаллизации f и скорости вращения кристалла относительно тигля ω, указанных в п. 1 задания.
Исходные и расчетные данные для легирующей примеси, указанной в задании, представить в виде табл. 2.1 и 2.2.
Таблица 2.1
|
k0 |
, см/с |
D, см2/с |
Dкр, мм |
f, см/с |
ω, об/мин |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2
|
Dт, см |
F, см2 |
k |
kи |
kоб |
|
Dт1 |
|
|
|
|
|
Dт2 |
|
|
|
|
|
Dт3 |
|
|
|
|
2. Построить зависимости Ст = f(g) в случае летучей примеси при различных значениях скорости кристаллизации f, полагая Ср = 0, Сп = 0, В = 1.
Поверхность испарения F рассчитать по формуле (2.11). Значение начальной концентрации примеси в расплаве С0 взять из п. 1.
Расчетные значения представить в виде табл. 2.3.
Таблица 2.3
|
f, мм/мин |
k |
kи |
kоб |
|
f1 |
|
|
|
|
f2 |
|
|
|
|
f3 |
|
|
|
3. Рассчитать технологический режим выращивания кристалла, в котором реализуются условия компенсационного испарения:
kоб
= k + kи
=
+
=
1.
Расчет проводится выбором следующих параметров процесса: площади испарения F, которую можно изменять, выбирая диаметр рабочего тигля: Dт = (2…3)Dкр; скорости кристаллизации f, выбирая значение из допустимого диапазона 0,3…2,5 мм/мин; скорости вращения кристалла относительно тигля (ω = 10…100 об/мин).