gn="justify"> елементарні напівпровідники і метали, оксиди, галогеніди, халькогеніди, вольфрамати, ванадати, ніобати та інші речовини. У ряді випадків з розплаву вирощуються монокристали, до складу яких входить п'ять і більше компонентів. Наявність альтернативних методів вирощування кристалів з розплаву дозволяє на підставі порівняльного аналізу їх основних технологічних характеристик правильно вибрати той чи інший метод отримання кристалів з різними властивостями.
Речовинами, найбільш підходящими для вирощування з розплаву, є ті, які плавляться без розкладання, не мають поліморфних переходів і характеризуються низькою хімічною активністю. При кристалізації з розплаву важливо враховувати процеси, що впливають на склад розплаву (термічна дисоціація, випаровування, взаємодія розплаву з навколишнім середовищем), процеси на фронті кристалізації, процеси теплопереносу в кристалі і розплаві, процеси масопереносу (перенесення домішок, обумовлений конвекцією і дифузією в розплаві) .
Один з найбільш широко використовуваних промислових методів отримання напівпровідникових і інших монокристалів це метод Чохральського. Розроблено в 1918 році. Вихідний матеріал (шихту) завантажують у тугоплавкий тигель і нагрівають до розплавленого стану. Потім початковий кристал у вигляді тонкого стержня діаметром в декілька мм встановлюють в охолоджуваний крісталлодержатель і занурюють у розплав. Стовпчик розплаву, що здійснює зв'язок зростаючого кристала з розплавом, підтримується силою поверхневого натягу і формує меніск між поверхнею розплаву і зростаючим кристалом. При цьому межа розплав-кристал, тобто фронт кристалізації, виявляється розташованої над поверхнею розплаву. Висота розташування межі розділу залежить від ступеня перегріву розплаву і умов тепловідведення від затравки. Після часткового оплавлення торця затравки її разом із зростаючим на ній кристалом витягають з розплаву. В результаті тепловідведення через затравку на ній починається орієнтовна кристалізація. Діаметр зростаючого кристала регулюється шляхом підбору швидкості витягування і температури розплаву. У процесі витягування кристал обертають з метою перемішування розплаву і вирівнювання температури на фронті кристалізації.
Перевага методу витягування з розплаву в порівнянні з іншими методами полягає в тому, що кристал росте у вільному просторі без контакту зі стінками тигля, при цьому досить легко можна міняти діаметр зростаючого кристала і візуально контролювати зростання. Методами витягування з розплаву в даний час вирощують більшість напівпровідникових (кремній, арсенід галію, фосфід і арсенід індію тощо) і діелектричних матеріалів, синтетичних кристалів дорогоцінних каменів. Технологічні особливості проведення процесу визначаються властивостями вирощуваного матеріалу і вимогами, як по геометричних параметрах, так і за фізико-хімічними властивостями, що пред'являються до монокристалів.
Для вирощування монокристалів напівпровідникових сполук, що містять у своєму складі легколетучие компоненти, використовують метод Чохральського з рідинної герметизацією розплаву. У цьому випадку кристаллизуемой розплав знаходиться під шаром легкоплавкого флюсу, щільність якого менше щільності розплаву. Тигель з розплавом і флюсом поміщають в робочу камеру, в якій створюють тиск інертного газу на 50 - 100% перевищує тиск пара летючого компонента.
У загальному...
