क्रिस्टल पुलिंग दरम्यान रेडियल रेझिस्टिव्हिटी एकरूपतेचे नियंत्रण

एकल क्रिस्टल्सच्या रेडियल प्रतिरोधकतेच्या एकसमानतेवर परिणाम करणारी मुख्य कारणे म्हणजे घन-द्रव इंटरफेसचा सपाटपणा आणि क्रिस्टलच्या वाढीदरम्यान लहान समतल प्रभाव.

घन-द्रव इंटरफेसच्या सपाटपणाचा प्रभाव क्रिस्टलच्या वाढीदरम्यान, वितळणे समान रीतीने ढवळल्यास, समान प्रतिरोधक पृष्ठभाग म्हणजे घन-द्रव इंटरफेस (वितळलेल्या अशुद्धतेचे प्रमाण क्रिस्टलमधील अशुद्धतेच्या एकाग्रतेपेक्षा वेगळे असते, त्यामुळे प्रतिरोधकता भिन्न आहे, आणि प्रतिकार फक्त घन-द्रव इंटरफेसवर समान आहे). जेव्हा अशुद्धता K<1, वितळण्यासाठी इंटरफेस बहिर्वक्र मुळे रेडियल प्रतिरोधकता मध्यभागी उच्च आणि काठावर कमी असेल, तर वितळण्यासाठी इंटरफेस अवतल उलट असेल. फ्लॅट सॉलिड-लिक्विड इंटरफेसची रेडियल रेझिस्टिव्हिटी एकरूपता अधिक चांगली आहे. क्रिस्टल पुलिंग दरम्यान सॉलिड-लिक्विड इंटरफेसचा आकार थर्मल फील्ड वितरण आणि क्रिस्टल ग्रोथ ऑपरेटिंग पॅरामीटर्स यांसारख्या घटकांद्वारे निर्धारित केला जातो. सरळ-खेचलेल्या सिंगल क्रिस्टलमध्ये, घन-द्रव पृष्ठभागाचा आकार भट्टीचे तापमान वितरण आणि क्रिस्टल उष्णता नष्ट होणे यासारख्या घटकांच्या एकत्रित परिणामाचा परिणाम आहे.

क्रिस्टल्स खेचताना, घन-द्रव इंटरफेसमध्ये चार मुख्य प्रकारचे उष्णता विनिमय आहेत:

वितळलेल्या सिलिकॉन सॉलिडिफिकेशनद्वारे सोडलेल्या फेज बदलाची सुप्त उष्णता

वितळणे उष्णता वहन

क्रिस्टल द्वारे उष्णता वहन वरच्या दिशेने

क्रिस्टलमधून रेडिएशन उष्णता बाहेरून जाते
सुप्त उष्णता संपूर्ण इंटरफेससाठी एकसमान असते आणि जेव्हा वाढीचा दर स्थिर असतो तेव्हा त्याचा आकार बदलत नाही. (जलद उष्णता वाहक, जलद शीतलक आणि वाढीव घनता दर)

जेव्हा वाढणाऱ्या क्रिस्टलचे डोके सिंगल क्रिस्टल फर्नेसच्या वॉटर-कूल्ड सीड क्रिस्टल रॉडच्या जवळ असते, तेव्हा क्रिस्टलमधील तापमान ग्रेडियंट मोठा असतो, ज्यामुळे क्रिस्टलचे अनुदैर्ध्य उष्णता वहन पृष्ठभागाच्या किरणोत्सर्गाच्या उष्णतेपेक्षा जास्त होते. घन-द्रव इंटरफेस वितळण्यासाठी बहिर्वक्र.

जेव्हा क्रिस्टल मध्यभागी वाढतो तेव्हा रेखांशाचा उष्णता वाहक पृष्ठभागाच्या किरणोत्सर्गाच्या उष्णतेच्या समान असतो, त्यामुळे इंटरफेस सरळ असतो.

क्रिस्टलच्या शेपटीवर, रेखांशाचा उष्णता वाहक पृष्ठभागाच्या किरणोत्सर्गाच्या उष्णतेपेक्षा कमी असतो, ज्यामुळे घन-द्रव इंटरफेस वितळण्यासाठी अवतल बनते.
एकसमान रेडियल प्रतिरोधकतेसह एकल क्रिस्टल प्राप्त करण्यासाठी, घन-द्रव इंटरफेस समतल करणे आवश्यक आहे.
वापरलेल्या पद्धती आहेत: ① थर्मल फील्डचे रेडियल तापमान ग्रेडियंट कमी करण्यासाठी क्रिस्टल ग्रोथ थर्मल सिस्टम समायोजित करा.
②क्रिस्टल पुलिंग ऑपरेशन पॅरामीटर्स समायोजित करा. उदाहरणार्थ, इंटरफेस कन्व्हेक्स टू वितळण्यासाठी, क्रिस्टल सॉलिडिफिकेशन रेट वाढवण्यासाठी खेचण्याचा वेग वाढवा. यावेळी, इंटरफेसवर सोडल्या जाणाऱ्या क्रिस्टलायझेशनच्या सुप्त उष्णतेच्या वाढीमुळे, इंटरफेसजवळील वितळण्याचे तापमान वाढते, परिणामी इंटरफेसवरील क्रिस्टलचा एक भाग वितळतो, इंटरफेस सपाट बनतो. याउलट, जर वाढीचा इंटरफेस वितळण्याच्या दिशेने अवतल असेल तर, वाढीचा दर कमी केला जाऊ शकतो आणि वितळणे संबंधित व्हॉल्यूम मजबूत करेल, ज्यामुळे वाढीचा इंटरफेस सपाट होईल.
③ क्रिस्टल किंवा क्रूसिबलच्या फिरण्याची गती समायोजित करा. क्रिस्टल रोटेशनचा वेग वाढवल्याने घन-द्रव इंटरफेसमध्ये तळापासून वरच्या दिशेने जाणाऱ्या उच्च-तापमानाचा द्रव प्रवाह वाढेल, ज्यामुळे इंटरफेस बहिर्वक्र ते अवतल असा बदलेल. क्रुसिबलच्या रोटेशनमुळे द्रव प्रवाहाची दिशा नैसर्गिक संवहन सारखीच असते आणि त्याचा प्रभाव क्रिस्टल रोटेशनच्या पूर्णपणे विरुद्ध असतो.
④ क्रुसिबलच्या आतील व्यासाचे क्रिस्टलच्या व्यासाचे गुणोत्तर वाढवल्याने घन-द्रव इंटरफेस सपाट होईल आणि क्रिस्टलमधील विस्थापन घनता आणि ऑक्सिजन सामग्री देखील कमी होईल. साधारणपणे, क्रूसिबल व्यास: क्रिस्टल व्यास = 3~2.5:1.
लहान विमान प्रभाव प्रभाव
क्रिस्टलच्या वाढीचा घन-द्रव इंटरफेस क्रुसिबलमध्ये वितळलेल्या समतापाच्या मर्यादेमुळे अनेकदा वक्र असतो. स्फटिकाच्या वाढीदरम्यान स्फटिक पटकन उचलल्यास, (111) जर्मेनियम आणि सिलिकॉन सिंगल स्फटिकांच्या घन-द्रव इंटरफेसवर एक लहान सपाट विमान दिसेल. हे (111) अणू क्लोज-पॅक केलेले विमान आहे, ज्याला सहसा लहान विमान म्हणतात.
लहान समतल क्षेत्रामध्ये अशुद्धता एकाग्रता नॉन-स्मॉल प्लेन एरियापेक्षा खूप वेगळी आहे. लहान समतल क्षेत्रामध्ये अशुद्धतेच्या असामान्य वितरणाच्या या घटनेला स्मॉल प्लेन इफेक्ट म्हणतात.
लहान समतल प्रभावामुळे, लहान विमान क्षेत्राची प्रतिरोधकता कमी होईल आणि गंभीर प्रकरणांमध्ये, अशुद्धता पाईप कोर दिसून येतील. लहान प्लेन इफेक्टमुळे रेडियल रेझिस्टिव्हिटी इनहोमोजेनिटी दूर करण्यासाठी, सॉलिड-लिक्विड इंटरफेस समतल करणे आवश्यक आहे.

पुढील चर्चेसाठी आम्हाला भेट देण्यासाठी जगभरातील कोणत्याही ग्राहकांचे स्वागत आहे!

https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/