工艺参数对直拉掺锑锗单晶电阻率轴向均匀性的影响

发布时间：2021-07-08 23:28

　　锗单晶由于其优异的性能,在红外光学窗口和透镜、高效太阳能电池等诸多器件中得到广泛应用。在各种器件的制造和使用过程中,需要将晶体的电阻率控制在一定范围内,通常通过掺杂镓、锑调节电阻率。由于晶体生长中的溶质分凝作用,导致所生长单晶的溶质浓度在轴向存在较大差异,影响单晶轴向电阻率均匀性。传统采用浮埚法以提高电阻率均匀性,但此方法无法满足大尺寸单晶的生长要求。因此,需要研究工艺参数对单晶电阻率轴向均匀性的影响,从而优化单晶生长工艺。本文基于商用软件CG-Sim,对直拉掺锑锗单晶的生长过程进行模拟,研究工艺参数对熔体流动和单晶溶质浓度分布的影响。熔体流动模拟结果表明,通过优化坩埚转速、晶体转速,可调整熔体的流动模式。较高的坩埚转速和较低的晶体转速,可以促进熔体对流,减小速度边界层厚度,进而促进溶质传输。溶质浓度分布模拟结果表明,晶体中掺杂剂的浓度随晶体长度的增加而逐渐增加,溶质浓度在晶体上半段增长较慢,下半段剧烈增长。在所研究的工艺参数范围内,溶质浓度沿轴向增长的速度,随坩埚转速的增加而减慢,并随晶体转速和晶体拉速的增加而加快。采用较高的坩埚转速（3 rmp）、较低的晶体转速（6 rmp）和较低... 

【文章来源】：北京有色金属研究总院北京市

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１直拉法单晶生长过程??

??图１．２为直拉单晶炉的结构示意图。包括晶体、坩锅、熔体、侧加热器、底加热??器、炭毡保温层，以及其他支撑和功能组件。加热器按照加热方式可分为电阻式加热??器和高频感应式加热器，出于改善晶体质量和晶体生长环境的考虑，有时可在加热器??上加装电磁组件，或在上方添加热屏等热场组件。本文研宄的直拉单晶生长系统中，??使用筒型石墨电阻式加热器，炉壁冷却介质为水，晶体生长中温度保持在３００Ｋ。??Ｓｉｄｅ?Ｈｅａｔｅｒ?＾?１?Ｉ??Ｂｏｔｔｏｍ?Ｈｅａｔｅｒ、｜??图１．２直拉单晶炉结构示意图??ＶＧＦ法将生长系统固定，通过改变不同区域加热器的功率，以实现适合晶体生??长的温度梯度的区域的移动。容器中装有原料，在炉中相应位置垂直放置，待原料??全部融化后，从下部一端缓慢结晶并逐渐延续到上部，从而长出完整的单晶，生长??系统如图１．３所示。ＶＧＦ法可在一定程度上降低重力作用导致的晶体变形

１引＿??圓??图１．３?ＶＧＦ法单晶生长设备示意图??掺锑锗单晶用于红外光学器件，其电阻率与红外透射率直接相关。如图１．４所示，??当锗单晶电阻率处于１０－３０Ｄ＊?ｃｍ时，红外吸收系数最低，即红外透过率最高，这也??是我们在晶体中期望得到的目标电阻率范围。??１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?｜??〇５?＼?．??〇２?＂?＂??Ｉ?０１?－?－??Ｓ?：?１??＾?〇．〇５?ｒ?－??１?、ｎ


本文编号：3272545