Особенность выращивания кристаллов из расплава. Основные методы нормальной направленной кристаллизации. Суть просыпки маленьких порций порошковой шихты в трубчатую печь с помощью способа Вернейля. Применение методики с использованием формообразователя.
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Технология материалов электронной техники» на тему: «Технологии изготовления монокристалла германия»Полупроводники как особый класс веществ были известны еще с конца XIX века, только развитие теории твердого тела позволило понять их особенность. Полупроводниками называют вещества, обладающие электронной проводимостью, занимающей промежуточное положение между металлами и изоляторами. В настоящее время насчитывается свыше двадцати различных областей, в которых с помощью полупроводников разрешаются важнейшие вопросы эксплуатации машин и механизмов, контроля производственных процессов, получения электрической энергии, усиления высокочастотных колебаний и генерирования радиоволн, создания с помощью электрического тока тепла или холода, и для осуществления многих других процессов. К таким материалам, используемым в микроэлектронике, относится германий, еще незадолго не находивший применения в технике. Германий как полупроводник используют, главным образом, в полупроводниковой электронике для изготовления кристаллических выпрямителей (диодов) и усилителей (триодов или транзисторов).Все технологические методы выращивания монокристаллов из расплавов можно разделить на две группы: а) тигельные методы; б) бестигельные методы. Выращивание кристаллов из расплава в настоящее время является наиболее распространенным промышленным процессом, так как по сравнению с другими методами методы выращивания из расплава обладают наивысшей производительностью.В методах нормальной направленной кристаллизации заготовка расплавляется целиком, а затем расплав кристаллизуется с одного конца. Переохлаждение на фронте кристаллизации осуществляют путем перемещения тигля с расплавом относительно нагревателя, или нагревателя относительно тигля. В зависимости от расположения тигля с материалом различают горизонтальный и вертикальный методы нормальной направленной кристаллизации. Оборудование, необходимое для проведения процесса нормальной направленной кристаллизации, включает: 1) тигель заданной формы, изготовленный из материала, химически стойкого по отношению к расплаву и газообразной среде, в котором проводится процесс кристаллизации; 2) печь, обеспечивающую создание заданного теплового поля; 3) систему регулирования температуры печи и механического перемещения контейнера или нагревателя. С течением времени по мере перемещения тигля с расплавом относительно нагревателя фронт кристаллизации перемещается в сторону расплава и постепенно весь расплав в тигле закристаллизовывается.Суть данного метода заключается в том, что зарождающиеся в нижней части тигля с расплавом монокристаллы служат затравкой.Метод Вернейля реализуется путем просыпки маленьких порций порошковой шихты в трубчатую печь, где эта шихта расплавляется во время падения в кислородно - водородном пламени и питает каплю расплава на поверхности затравки. Затравка при этом вытягивается постепенно вниз, а капля пребывает на одном и том же уровне по высоте печи. Недостатки: · изза высокой температуры роста кристаллы имеют внутренние напряжения;Зонная плавка заключается в прогонке зоны расплава по длине заготовки монокристалла, одновременно в зоне расплава концентрируются примеси и происходит очистка кристалла, конечную часть которого затем удаляют.Гидротермальный метод выращивания кристаллов используется для выращивания кристаллов, которые трудно или невозможно вырастить другими методами, так как наиболее близко имитирует процессы образования минералов в природе. В основе его лежит тот факт, что при высоких температурах (до 700 °С) и давлениях (до 3000 атм.) водные растворы солей способны активно растворять соединения, практически нерастворимые при нормальных условиях. Для гидротермального выращивания кристаллов используют специальные прочные стальные сосуды - автоклавы, способные выдержать такие экстремальные давления и температуры. Наиболее распространенной является модификация гидротермального метода, называемая методом перекристаллизации в условиях положительного температурного градиента. Суть его заключается в следующем: На дне автоклава, нагреваемого снизу и охлаждаемого сверху, размещается растворяемое вещество - шихта.Метод Чохральского - метод выращивания кристаллов путем вытягивания их вверх от свободной поверхности большого объема расплава с инициацией начала кристаллизации путем приведения затравочного кристалла (или нескольких кристаллов) заданной структуры и кристаллографической ориентации в контакт со свободной поверхностью расплава. На рисунке показана схема установки для выращивания монокристаллов из расплава по методу Чохральского: 1) Затравка; 2) монокристалл; 3) высокочастотный редуктор; 4) расплав; 5) тигель из плавленого кварца; 6) графитовая оболочка (нагреватель) Так, для выращивания профилированных кристаллов используется модификация метода Чохральского, называемая методом Степанова.
План
Содержание
Введение
1. Выращивание кристаллов из расплава
2. Методы нормальной направленной кристаллизации
3. Метод Бриджмена
4. Метод Вернейля
5. Метод зонной плавки
6. Гидротермальное выращивание
7. Метод Чохральского
8. Способ выращивания монокристаллов германия с использованием формообразователя
9. Способ Степанова
Заключение
Список литературы
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
