гування монокристала арсеніду галію. В установці для вирощування кристалів методом Чохральського при зниженому тиску галію під захисним шаром оксиду бору нагрівається в тиглі до температури трохи вище температури плавлення арсеніду галію. Потім в розплав галію вводиться трубка (з пиролитического нітриду бору), поєднана з нагрітою герметичній осередком, заповненої твердим миш'яком. Пари миш'яку через трубку потрапляють в галій, в результаті чого утворюється розплав арсеніду галію під захисним шаром В 2 О 3. По завершенні процесу синтезу трубка виймається з розплаву, замість неї опускається затравка арсеніду галію і починається витягування кристала. На відміну від синтезу під високим тиском даний метод дозволяє з високим ступенем точності контролювати вихідну стехіометрію розплаву, що в значній мірі впливає на стехіометрію кристала і відповідно на його електрофізичні властивості.
При вирощуванні кристала температура найхолоднішого ділянки злитка підтримується рівної 615 ° С, швидкість обертання затравки становить 17 об/хв, швидкість витягування - 45 - 50 мм/ч. Довжина вирощених кристалів 300мм, діаметр 50мм.
Розподіл деяких домішок у арсеніді галію, вирощеному з розплаву, залежить від концентрації домішки, кристалографічної орієнтації і швидкості росту. Радіальний температурний градієнт робить істотний вплив на досконалість структури злитка арсеніду галію, вирощеного за методом Чохральського, збільшуючи кількість дислокацій.
Отримані методом Чохральського злитки мають питомий опір (1-5) * 10 7 (Ом * см), концентрацію носіїв заряду (0,5-4) * 10 12 (см - 3) і концентрацію домішки хрому 1 * 10 17 см - 3.
Схема установки:
Рис. 1 Схема установки вирощування кристала методом Чохральського
Установка складається з наступних блоків (див. рис. 1):
піч, що включає в себе тигель (8), контейнер для підтримки тигля (14), нагрівач (15), джерело живлення (12), камеру високотемпературної зони (6) і ізоляцію (3, 16) ;
механізм витягування кристала, що включає в себе стрижень з запалом (5), механізм обертання затравки (1) і пристрій її затиску, пристрій обертання і підйому тигля (11);
пристрій для керування складом атмосфери (4 - газовий вхід, 9 - вихлоп, 10 - вакуумний насос);
блок управління, що складається з мікропроцесора, датчиків температури і діаметра зростаючого злитка (13, 19) і пристроїв введення;
додаткові пристрої: оглядове вікно - 17, кожух - 2.
3.Расчет параметрів технологічного режиму
Вихідний матеріал напівізолюючих GaAs беремо з розкидом опору від номіналу ± 20%, вирощений методом Чохральського. Злиток має домішка хром (Gr=1 * 10 17 см - 3). Атомна маса хрому 51,996. Діаметр злиток арсеніду галію дорівнює 50 мм, а його довжина 300 мм. Коефіцієнт розподілу хрому в арсеніді галію дорівнює 0,00058.
Кристали арсеніду галію кристалізуються в решітці сфалериту. Відносна молекулярна маса - 144,63; число атомів в 1 см 3 - 4,42 х 10 22; щільність GaAs у твердому стані - 5,32 г/см 3, в рідкому стані - 5,71 г/см 3; температура плавлення t пл=1 238 о С.
3.1 Розрахунок обсягу злитка
Рис. 2. Форма злитка.
V=V 1 + V 2 + V 3.
V 1 і V 3 - обсяги конусів, V 3 - об'єм циліндра.
V 1=1/3 * П * D 2/4 * H, де D - діаметр зливка, H - висота конуса. У нашому випадку D=0.05м, H=0.055м.
V 1=V 3=3,6 * 10 - 5 м 3
V 2=S * H ??= П * D 2/4 * H, де D - діаметр зливка, H - висота конуса. У нашому випадку D=0.05м, H=0.3м.
V 2=5,9 * 10 - 4 м 3.
V=6,62 * 10 - 4 м 2=662 см 3
Маса розплаву:
m=p * V=5,32 * 662=3522г=3,522 кг.
3.2 Розрахунок відносного розподілу домішок
Розрахуємо відносний розподіл домішки за формулою:
С т/С о=k (1-g) (k - 1).
Коефіцієнт розподілу хрому в арсеніді галію дорівнює 0,00058.
Результати розрахунку значень відносного розподілу домішки.
Таблиця 2.
Ст/СоgСт/СоgСт/Соg0,0005800,0008684840,3323260,0017284540,6646530,0005999260,0332330,0009139490,3655590,0019184680,6978850,000621270,0664650,0009644390,3987920,0021554360,7311180,0006441890,0996980,0010208350,4320240,002459220,764350,0006688650,1329310,0010842390,4652570,002862720,797...
