Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Технология /

Технология производства полупроводниковых материалов типа А2В6

←предыдущая следующая→  
1 2 3 4 5 6 7 



Скачать реферат


материала в результате термообработки обеспечивается путем диффузии атомов кадмия из паровой фазы в кристалл или из кристалла в паровую фазу (в зависимости от со¬става кристалла и от ве¬личины давления паров кадмия), а поэтому для получения однородных кристаллов необходимо проводить чрезвычайно длительные термообра¬ботки. Однако пока нет точных данных о темпе¬ратурной зависимости предельных концентра¬ций дефектов, нельзя ут¬верждать, что кристал¬лы, полученные при вы¬соких давлениях паров кадмия или теллура, не окажутся пересыщенны¬ми при понижении тем¬пературы с соответст¬вующим ухудшением па¬раметров.

Для проведения технологических операций нужно иметь под¬робную диаграмму состояния Р—Т—X. Имеются двумерные ди¬аграммы Т—X и Р—Т, которые представлены на рис 1..13. и и 10.14. Равновесное давление паров над расплавом в конгруэнт¬ной точке плавления (ТПЛ=1098°С) составляет: РCd = 0,9 ат, РTe = 0,4 ат. При указанных давлениях паров компонентов со¬став кристалла, соответствующий конгруэнтной точке плавления, по-видимому, не совпадает со стехиометрическим. Как видно из диаграммы Р—Т состава твердого теллурида кадмия, его темпе¬ратура плавления понижается как при увеличении, так и при по¬нижении давления паров кадмия. Однако в области давлений па¬ров кадмия, которые необходимы для управления типом и вели¬чиной проводимости чистого CdTe, эти изменения температуры плавления составляют всего несколько градусов. На этой же диаграмме пунктирными линиями обозначены давления- паров чистого кадмия и чистого теллура (давления паров теллура пе¬ресчитаны по уравнению РCd РTe = const в соответствующие значения РCd).

Наиболее рациональным мето¬дом синтеза CdTe является синтез из паров компонентов. Однако этот метод имеет малую производительность, а чистота кристаллов опреде¬ляется чистотой исходных компонентов. Поэтому обычно приме¬няют методы синтеза, кристаллизации и зонной очистки расплавов CdTe.

При разработке технологии следует учитывать следующие

особенности:

1. Реакция образования теллурида кадмия из расплавленных компонентов сопровождается выделением столь большого коли¬чества тепла, что при большой скорости реакции происходит сильный разогрев материала и соответственно повышается дав¬ление паров непрореагировавших компонентов до таких значений, что может произойти разрыв кварцевой ампулы, в ко¬торой производитcя про¬цесс.

2. Во время повыше¬ния температуры имеют дело с раствором-распла¬вом, состав которого из¬меняется во времени и (Сопровождается измене¬нием фазы.

3. Общий состав сое¬динения задается точно¬стью взвешивания наве¬сок компонентов, что в случае изотермической замкнутой системы не¬контролируемо предопре¬деляет величину прово¬димости выращенных кри¬сталлов.

4. При направленной кристаллизации расплава синтезированного G'lTe степень отклонения со¬става кристалла ог сте¬хиометрии и ее постоянство по длине кристалла определяются скоростью установления равновесия между кристаллом, расплавом и паровой фазой.

Для получения чистых кристаллов CdTе с определенными свойствами процесс синтеза совмещают с процессом направлен¬ной кристаллизации в лодочке, а синтезированный материал, со¬держащийся в топ же лодочке и запаянный в той же ампуле, подвергают затем горизонтальной зонной плавке.

Эквиатомные навески очищенных исходных материалов загру¬жаются в лодочку из стеклографита, которая помещается в один конец кварцевой "ампулы. В другой конец ампулы закладывается навеска чистого кадмия весом в несколько граммов. После от¬качки и запайки ампулу устанавливают в нагревательном уст¬ройстве установки. Схема установки представлена на рис 10..15. Нагревательное устройство состоит из трех печей: печи 1, регули¬руя температуру которой создают в объеме ампулы заданное давление паров кадмия; печи 2, обеспечивающей нагрев лодочки с компонентами до температур порядка 900—950° С (фоновая печь); печи 3, которая посредством механизма надвигается на печь 2 и вызывает, таким образом, повышение температуры в ампуле. После загрузки ампулы температура печей 2 и 3 доводится до номинальных значений, указанных на рис 10..15; температура печи 1 устанавливается в соответствии с требуемым давлением паров кадмия в ампуле. По достижении заданных температур включается механизм перемещения печи 3, причем скорость надвигания печи составляет от 3 до 5 см/ч. При надвигании печи 3 на печь 2 температура расплава постепенно доводится до темпе¬ратуры плавления CdTe. Возникающие благодаря резкому тем¬пературному градиенту конвекционные потоки интенсивно пере¬мещают расплав и способствуют постепенному синтезу. Во вре¬мя этого процесса может происходить испарение компонентов из наиболее горячей зоны расплава-раствора. Интенсивность испа¬рения зависит от заданного давления паров чистого кадмия и будет тем меньше, чем больше будет превышение давления паров чистого кадмия над суммарным равновесным давлением компо¬нентов над расплавом. Это имеет место, когда температура пе¬чи / выше 800° С. Состав расплава определяется составом паро¬вой фазы и устанавливается в соответствии с температурой печи 1.

Таким образом, данное устройство автоматически исправляет ошибки, допущенные при взвешивании, а точность контроля сос¬тава расплава определяется точностью поддержания температу¬ры печи /.

После того как печь 3 достигнет свое конечное положение, вся лодочка находится при равномерной температуре, несколько пре¬вышающей температуру плавления CdTe. Можно считать, что с этого момента имеется однородный расплав, а поэтому можно начинать направленную кристаллизацию. Для этого печь 3 пере¬двигается в обратном направлении.

Для получения слитков, свойства которых определяются дав¬лением паров чистого кадмия, необходимо, чтобы в каждый мо¬мент времени на границе раздела кристалл—расплав устанавли¬валось равновесие с паровой фазой. Действительно, в большинст¬ве случаев состав расплава не соответствует стехиометрии и при кристаллизации происходит оттеснение избыточного компонента. Для того чтобы равновесие расплав — пар успевало устанавли¬ваться, необходимо, чтобы скорость кристаллизации и высота расплава были малы. Следовательно, целесообразно проводить процесс в лодочке, а не в вертикально расположенном тигле. Для получения слитков, однородных по длине, скорость кристаллиза¬ции не должна превышать 5 мм/ч. Получаемые слитки, как пра¬вило, состоят из нескольких крупных монокристаллических блоков.

Дальнейшую очистку синтезированного материала осуществ¬ляют методом горизонтальной зонной плавки под давлением па¬ров кадмия. В настоящее время отсутствуют данные о зависи¬мости коэффициентов распределения примесей от отклонений состава расплава от стехиометрии, т. е. oт величины давления паров кадмия над расплавом. По-видимому, целесообразно про¬водить процесс при давлении паров кадмия, близком к равновес¬ному (0,9 ат).

Для получения легированных кристаллов к исходной смеси компонентов добавляются навески легирующих примесей: In, Ga, P, As. Однако, как отмечалось в гл. IV, введение примеси сопровождается возникновением противоположного заряженного дефекта, и концентрация носителей должна зависеть от отклоне¬ний от стехиометрии.

Слитки, выращиваемые из расплава, обычно состоят из от¬дельных крупных монокристаллических блоков. Свойства полу¬ченных кристаллов проявляют вполне удовлетворительную за¬висимость от условий очистки исходных компонентов и значения давления паров кадмия, установленного в камере кристалли¬зации.

Из сказанного следует, что известные значения структурно-чувствительных свойств соответствуют образцам с самой различ¬ной степенью компенсации. Существенно отметить, что материа¬лы с заметными отклонениями от стехиометрии во всех случаях являются частично компенсированными, а их свойства в значи¬тельной степени зависят от условий изготовления. Для опреде¬ления оптимальных условий изготовления особенно важно зна¬ние природы превалирующих точечных дефектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

При проведение подготовке курсовой работы были рассмотрены полупроводниковые соединения типа AIIBVI, их свойства и методы получения. Рассмотренные методы получения полупроводниковых соединений показали, что не каждый метод может подойти для производства монокристаллов соединения типа AIIBVI. Так как большинство элементов II и VI группы периодической таблицы химических элементов – легколетучие. В связи с эти возникает ряд затруднений при производстве монокристаллов полупроводниковых соединений.

Список используемой литературы.

1. «Полупроводниковые соединения AIIIBV», В.Н. Вигдоровича, «Металлургия», 1967.

2. «Введение в производство полупроводиковых материалов» В.И. Медведев, «Наука», 1979г.


←предыдущая следующая→  
1 2 3 4 5 6 7 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»