22. Бестигельные методы выращивания монокристаллов. Зонная плавка. Основные параметры. Достоинства и недостатки.

Для получение особо чистых монокристаллов кремния, т.к. обычный метод в лодочке не применим из-за отсутствия материала инертного к кремнию.

Поликристаллический слиток кремния цилиндрической формы крепиться вертикально к двум соосным водоохлаждаемым стоком в герметичной камере. Штоки вращаются с const скоростью и с помощью локального нагрева внизу слитка создается узкая зона расплава. Это сила удерживается силами поверхностного натяжения ( между расплавом и 2-я твердыми поверхностями).

Рисунок: 1 – камера; 2 – шток; 3 –поликристаллический стержень; 4 – зона расплава; 5 –индуктор.

4 – удерживается пока вес расплава меньше, чем силы поверхностного натяжения. Предельная длина зоны зависит от периода материала , (где d – удельный вес расплава; - сила поверхностного натяжения). Передвигая источник нагрева вдоль слитка можно перемещать расплавленную зону и осуществлять направленную кристаллизацию. Монокристалл можно получить с 1- го прохода. Тогда вокруг 1 зажима крепиться монокристаллическая затравка, а в другую поликристаллическая заготовка, а расплавленная зона создается в том месте, где они стыкаются. Для того, чтобы слиток получился правильной геометрической формы штоки должны крутиться в разных направлениях ω=50 об/мин. После продвижение зоны вдоль всего слитка можно вернуть источник в исходное положение и повторить процесс. Таким образом, очистить кристалл от примесей.

Преимущество: выращивание без тигля, нет загрязнений и дефектов вследствие разницы ТКЛР.

Используется для выращивание особо чистых кристаллов и материалов с высокой Тпл, которое обладает высокой реакцией способностью в расплавленном состоянии.

23. Бестигельные методы выращивания монокристаллов. Метод выращивания с пьедестала. Основные параметры. Достоинства и недостатки.

Вариант бестигельной зонной плавки – метод выращивание монокристалла с пьедестала или гарнисажный метод Чахральского.

Рисунок: 1 –пьедестал; 2 – индуктор; 3 – расплав; 4 – выращивание кристаллов.

Метод заключается в создании расплава на торце переплавленного стержня большого диаметра ( пьедестала) и вытягивание из него кристалла на затравку. Метод называется выращивание из капли, если зона расплава небольшая и из лужи, если большая. По сравнению с бестигельной зонной плавкой расплав более устойчив, но при выращивании крупных кристаллов трудно обеспечить необходимую глубину расплава. Кроме того сложно управлять фронтом кристаллизации и выращивать кристаллы без дислокаций. Преимущество: возможность получения монокристаллов с высокой однородностью распределения примеси по длине и поперченному сечению. Бестигельные методы применяют для тугоплавких пп и диэлектри-х материалов. Разогрев до Тпл может быть улучшен путем увеличения отношения площади поверхности расплава к его объему. Это обеспечивается созданием расплавленного слоя на поверхности затравки.