下,才能生长出高度完整的晶体。单晶炉膛内温度场决定了固-液界面的形状,而控制固-液界面形状是取得晶体完整性的主要关键技术之一;晶体中、熔体中以及固-液界面前沿的温度梯度和温度分布的稳定性都需要严格加以控制,否则,不仅会使晶体生长速率出现波动,而且也可能引起界面形状变化;晶体生长时, 要使生长速率限制在一定的临界值内,即单晶提拉速率受到材料性质和生长参数的约束,主要是受到界面稳定性的临界条件的影响;对于导热系数高的纯晶体材料,可以采用较大的生长速率。而同一材料,掺杂后在较大的生长速率下将会出现成分过冷,从而破坏了单晶生长的条件;欲增大生长速率,主要依靠提高固—液界面前沿的温度梯度来实现;但是,提高固-液界面前沿的温度梯度意味着晶体与生长环境之间有较强的热量传输,即晶体温度中将有较大的温度梯度,甚至出现弯曲的等温面,这将会引起大的热应力和较高的位错密度,可能会使晶体开裂。Р区域熔炼法,①水平区熔法,水平区熔法主要用于材料的物理提纯,也用来生长单晶体,这种方法与正常凝固法相比,其优点是减小了坩埚对熔体的污染,降低了加热功率,另外区熔过程可以反复进行,从而提高了晶体的纯度或使掺杂均匀化。②悬浮区熔法,这种方法是一种垂直区熔法;硅在熔融状态下有很强的化学活性,几乎没有不与它作用的容器,即使高纯石英舟或坩埚也要和熔硅发生化学反应,使单晶的纯度受到限制,因此,目前不用水平区熔制取纯度更高的硅单晶;由于熔硅有较大的表面张力和小的密度,悬浮区熔法正是依靠表面张力支持正在生长的单晶和多相棒之间的熔区,所以,采用悬浮区熔是生长硅单晶的优Р良方法;这种方法不需要坩埚,免除了坩埚污染。此外,由于加热温度不受坩埚熔点限制,因此可以用来生长熔点高的材料,如钨单晶等。Р 单晶在生长过程中要绝对避免固液界面不稳定而长出胞晶或柱状晶;固液界面前沿不允许有温度过冷和成分过冷。这是我们在生产单晶材料中应该注意的。
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