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 (у їх числі і германій) 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.
Рисунок 1.2 - Схема методу Чохральського
У загальному випадку вирощування монокристалів напівпровідників методом Чохральського можна проводити як у вакуумі, так і в атмосфері інертного газу, що знаходиться під різним тиском. Вирощування монокристалів розкладаються напівпровідникових з'єднань методом рідинної герметизації проводять під високим тиском інертного газу (10Мпа). Метод Чохральського може здійснюватися як в контейнерному, так і бесконтейнерном варіантах.
Найбільш істотним недоліком методу Чохральського є значна хімічна неоднорідність вирощуваних кристалів, що виражається в монотонному зміну складу послідовних шарів кристала вздовж напрямку росту [6].
.4.2 Метод вертикальної спрямованої кристалізації (ВНК)
ВНК створений в 1924 І. В. Обреїмовим і Л. В. Шубніковим. Вирощування монокристалів здійснюється у вертикальному нерухомому трубчатом контейнері циліндричної форми, охлаждаемом знизу струменем стисненого повітря. Для забезпечення монокристалічного зростання дно контейнера виконується у вигляді конуса з гострою вершиною, що створює умови для конкурентного зростання, коли з безлічі зароджуються на самому початку процесу кристаликів «виживає лише один, найбільш швидко зростаючий кристал. Саме його кристалографічна орієнтування визначає орієнтування вирощуваного монокристала. Швидкість переміщення вгору кордону розділу фаз регулюється інтенсивністю охолодження нижньої частини контейнера, циліндрична форма якого забезпечує сталість поперечного перерізу зростаючого кристала.
У 1925 році американський дослідник П. Бріджмен вніс істотні конструктивні зміни в описаний вище метод ВНК. Замість струменя стиснутого повітря використовується інша система охолодження циліндричного контейнера з розплавом. У вертикальному варіанті методу Бріджмена контейнер рухливий: у міру зростання кристала контейнер опускається вниз і поступово виходить назовні з п...
