Величина - ефективний коефіцієнт - розподіл

Величина ефективного коефіцієнта розподілу завжди ближче до одиниці, ніж & о, і залежить від конкретних умов кристалізації, особливо від швидкості росту кристала і інтенсивності перемішування розплаву. У загальному випадку k залежить також від концентрації домішки і може змінюватися при кристалізації уздовж зливка.

Величина ефективного коефіцієнта розподілу ЛЕ однакова для всіх трьох моментів часу.

Ділянки діаграм стану в області розбавлених розчинів. Саме ця величина ефективного коефіцієнта розподілу відображає конкретні умови кристалізації. Цьому способбтвует повільність процесу кристалізації (малі v), застосування перемішування (яке зменшує товщину дифузійного шару 8) і великі значення коефіцієнтів дифузії домішки. Товщина збагаченого шару в завіеімоеті від уеловій перемішування може становити 0 1 - 0001 ем.

ділянки діаграм стану в області розбавлених розчинів. Саме ця величина ефективного коефіцієнта розподілу відображає конкретні умови кристалізації. Цьому сприяє повільність процесу кристалізації (малі v), застосування перемішування (яке зменшує товщину дифузійного шару 5) і великі значення коефіцієнтів дифузії домішки.

Температурна залежність узагальненого коефіцієнта розподілу домішки телуру в епітаксійних шарах GaP, обложених в закритій (/і відкритої (2 3 системах, при концентрації телуру в розплаві, ат. Частки. 1 - 6 - 10. 2 - 7 3 - 10 - б - Б. з - 1 7Х Х10 - 4. | Схеми рівноважного з підживленням (а я неравновесного (б методів електрожідкофазной кристалізації. Певний вплив на величину ефективного коефіцієнта розподілу надає кристалографічна орієнтація площини підкладки. Експериментально встановлено, що на площині (III) У ефективні коефіцієнти розподілу донорів kD більше, а акцепторів kA менше, ніж на площині (III) А. Ориентационная залежність ефективних коефіцієнтів розподілу в процесі рідиннофазної епітаксії, так само як і при вирощуванні об'ємних кристалів, може бути пояснена різним характером адсорбції домішки на різному орієнтованих площинах напівпровідників.

Це впливає на величину ефективного коефіцієнта розподілу домішки k, а отже, і на ступінь очищення.

Описана методика дозволяє прямим експериментом визначати величину ефективного коефіцієнта розподілу для будь-якого ЛЕ, при цьому враховується вплив усіх параметрів, що характеризують процес. Методика універсальна і може бути застосована як для великих (k 0 1), так і для малих (k 0 1) значень ефективного коефіцієнта розподілу. Для ЛЕ, що має вкрай незначний коефіцієнт випаровування при заданих умовах вирощування, можна прийняти допущення, що випаровування дорівнює нулю.

Одним з джерел нерівномірного розподілу домішок в об'ємі монокристала може з'явитися залежність величини ефективного коефіцієнта розподілу від орієнтування поверхні фронту кристалізації. У роботах[13, 58]при дослідженні розподілу сурми в германии було показано, що послідовна зміна напрямку вирощування від[100]до[110]і до[111]веде до зміни коефіцієнта розподілу в середньому на 5 - 10% при швидкостях росту кристалів до 20 см /год. Дослідженнями особливостей розподілу легуючих домішок в монокристалах InSb було встановлено, що при вирощуванні в напрямку[111]в ряді випадків на опуклою в сторону розплаву кордоні розділу фаз розвивається плоска грань (111) макроскопічних розмірів.

З попередньо проведених нами дослідів з дослідження розподілу домішок по довжині всього злитка і згодна з літературними даними[6-8]величина ефективного коефіцієнта розподілу АЕФ змінюється в ході спрямованої кристалізації: наближається до одиниці зі збільшенням частки закристалізованій рідини. Це пов'язано, по-видимому, з захопленням рідини зростаючим кристалом. У цьому плані використання початкового ділянки злитка для визначення коефіцієнта розподілу підвищує точність його визначення і значно скорочує час проведення експерименту. Описана вище методика кристалізації початкового ділянки злитка дозволяє, на наш погляд, уникнути помилок, викликаних впливом початкового переохолодження і мінливої геометрії пробірки на результат визначення коефіцієнта розподілу. Початкова ділянка кристалізується при цьому в умовах, аналогічних умовам кристалізації основної маси розплаву.

Шляхом поділу зразків 3 3- ді (хлорметил) окса-циклобутану різного ступеня чистоти було підтверджено незалежність ефективного коефіцієнта розподілу від концентрації домішки при її малих кількостях і одному і тому ж хімічному складі. Однак зміна хімічного складу домішки може привести до різкої зміни величини ефективного коефіцієнта розподілу, що добре ілюструє приклад з 3 3- ді (хлорметил) оксаціклобутаном з вихідної чистотою, рівній 9920 мовляв.

Процес росту кристалу сам по собі вже є відхиленням від рівноважних умов і кількісно впровадження домішок в кристал описується не рівноважним коефіцієнтом розподілу, а деяким ефективним коефіцієнтом розподілу, який визначається як відношення концентрації домішок у твердій фазі до концентрації домішок в рідкій фазі. Відхилення коефіцієнта розподілу від його рівноважного значення викликається тим, що при спрямованої кристалізації рідка фаза вже не є гомогенною за своїм складом. Для того щоб встановити залежність величини ефективного коефіцієнта розподілу домішки від умови вирощування кристала, розглянемо, що відбувається на кордоні розділу між твердою і рідкою фазами. У початковий момент часу концентрація домішки Сж має одне і те ж значення по всьому об'єму розплаву, якщо (як приймаємо) домішка не випаровується з нього.

Інший спосіб отримання однорідних монокристалів по довжині полягає в програмуванні швидкості росту. Тому, щоб отримати рівномірно легований злиток необхідно зменшити відбір домішки в тверду фазу. Для цих цілей часто використовують залежність величини ефективного коефіцієнта розподілу від швидкості росту.

Умови досвіду в методі 2 сприятливіші. В цьому випадку підтримується постійної температура зони, перегрів її мінімальний, ширина строго постійного на. У методі 1 все це точно виконати складніше, крім того, зона з внутрішньої сторони гріється нагрівачем, а з зовнішньої охолоджується хладоагентом, внаслідок чого зростає ймовірність мінливості її форми і ширини, можливість появи кристалічної кірки по зовнішньому краю зони. У цьому полягає недолік методу і від цього залежить величина ефективного коефіцієнта розподілу домішок k, як показано нижче.



Інші публікації на тему:
  • Вплив - розподіл - температура
  • Різне значення - коефіцієнт - розподіл
  • Склад - кристалізується фаза