Исследование влияния режимов получения поликристаллических пластин германия методом горизонтальной направленной кристаллизации и их свойства, страница 3

Даже весьма чистый германий при комнатной температуре хрупок, но выше 823 К поддается пластической деформации.

1.2 Метод горизонтальной направленной кристаллизации

В группу методов направленной кристаллизации включают такие, при которых вдоль очищаемого материала устанавливается температурный градиент, обеспечивающий направленный отвод тепла и направленное продвижение фронта кристаллизации. Эта группа методов очень обширна. Некоторые методы направленной кристаллизации, помимо основного процесса, включают подпитку расплава исходным материалом. Это замедляет накопление примесей в расплаве и тем самым позволяет получать более однородный по содержанию остаточных примесей очищенный материал.

Рассматриваемая группа основных методов направленной кристаллизации может быть названа простыми или элементарными [2].

Основной признак, по которому кристаллизационный метод может быть отнесен к группе простых - перекристаллизация исходной загрузки таким образом, что в результате одна часть загрузки содержит одни компоненты, а другая – другие (при разделении) или одна часть оказывается очищенной от примесей, а другая – загрязненной (при очистке). Другими словами, в загрузке исходного материала в ходе перекристаллизации перераспределяются концентрации компонентов или примесей.

Методы нормальной направленной кристаллизации и вытягивания из расплава формально идентичны и наиболее распространены. Для них характерно отсутствие подпитки расплава в ходе направленно осуществляемой кристаллизации.

Применение подпитки расплава при его кристаллизации позволяет получить группу сравнительно недавно предложенных методов. Это – методы вытягивания из расплава с подпиткой, метод «плавающего тигля», метод «тигля с капилляром» и др. Некоторые из них (метод с «механическим поплавком», методы с подпиткой кристаллами соответственно большего или меньшего диаметра) все еще не нашли широкого применения.

Возможна подпитка расплава через газовую (паровую) фазу, которая применяется при выращивании кристаллов располагающихся соединений из нестехиометрических расплавов. В тех случаях, когда подпитка осуществляется твердым материалом возможно многократное повторение перекристаллизации. Среди подобных методов можно указать обычный метод зонной перекристаллизации и программируемые методы зонной перекристаллизации.

Первоначально математическая теория процессов направленной кристаллизации была развита при следующих допущениях:

1 идеальное перемешивание в расплаве;

2 отсутствие выравнивания концентрации в закристаллизовавшейся части;

3 постоянство коэффициентов распределения;

4 постоянство плотности перекристаллизуемого материала;

5 отсутствие взаимодействия расплава с паровой фазой и материалом контейнера;

6 постоянство площади поперечного сечения загрузки перекристаллизуемого материала;

Эту систему допущений принято называть пфанновской [3].

Метод направленной кристаллизации заключается в создании условий для зарождения кристалла в одной точке и перемещения его в поле температурного градиента из зоны с высокой температурой в зону с более низкой температурой.