ક્રિસ્ટલ પુલિંગ દરમિયાન રેડિયલ રેઝિસ્ટિવિટી એકરૂપતાનું નિયંત્રણ

સિંગલ ક્રિસ્ટલની રેડિયલ પ્રતિકારકતાની એકરૂપતાને અસર કરતા મુખ્ય કારણો ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસની સપાટતા અને ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ દરમિયાન નાની પ્લેન અસર છે.

ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસની સપાટતાનો પ્રભાવ ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ દરમિયાન, જો ઓગળવામાં સમાનરૂપે હલાવવામાં આવે છે, તો સમાન પ્રતિકાર સપાટી ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ છે (ઓગળવામાં અશુદ્ધતા ક્રિસ્ટલની અશુદ્ધતા સાંદ્રતાથી અલગ છે, તેથી પ્રતિકારકતા અલગ છે, અને પ્રતિકાર માત્ર ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ પર સમાન છે). જ્યારે અશુદ્ધિ K<1, ઇન્ટરફેસ બહિર્મુખ ઓગળવાથી રેડિયલ પ્રતિકારકતા મધ્યમાં ઊંચી અને ધાર પર નીચી હશે, જ્યારે ઇન્ટરફેસ અંતર્મુખ ઓગળવાથી વિરુદ્ધ છે. ફ્લેટ સોલિડ-લિક્વિડ ઇન્ટરફેસની રેડિયલ રેઝિસ્ટિવિટી એકરૂપતા વધુ સારી છે. ક્રિસ્ટલ પુલિંગ દરમિયાન સોલિડ-લિક્વિડ ઇન્ટરફેસનો આકાર થર્મલ ફિલ્ડ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન અને ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ ઑપરેટિંગ પરિમાણો જેવા પરિબળો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. સીધા-ખેંચાયેલા સિંગલ ક્રિસ્ટલમાં, ઘન-પ્રવાહી સપાટીનો આકાર ભઠ્ઠીના તાપમાનના વિતરણ અને સ્ફટિક ગરમીના વિસર્જન જેવા પરિબળોની સંયુક્ત અસરનું પરિણામ છે.

સ્ફટિકો ખેંચતી વખતે, ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ પર મુખ્ય ચાર પ્રકારના હીટ એક્સચેન્જ હોય ​​છે:

પીગળેલા સિલિકોન સોલિડિફિકેશન દ્વારા પ્રકાશિત તબક્કા પરિવર્તનની સુપ્ત ગરમી

ઓગળવાની ગરમીનું વહન

સ્ફટિક દ્વારા ઉપરની તરફ ગરમીનું વહન

કિરણોત્સર્ગ ગરમી સ્ફટિક દ્વારા બહારની તરફ જાય છે
સુપ્ત ગરમી સમગ્ર ઈન્ટરફેસ માટે સમાન હોય છે, અને જ્યારે વૃદ્ધિ દર સ્થિર હોય ત્યારે તેનું કદ બદલાતું નથી. (ઝડપી ગરમીનું વહન, ઝડપી ઠંડક અને ઘનકરણ દરમાં વધારો)

જ્યારે વધતા સ્ફટિકનું માથું સિંગલ ક્રિસ્ટલ ફર્નેસના વોટર-કૂલ્ડ સીડ ક્રિસ્ટલ રોડની નજીક હોય છે, ત્યારે સ્ફટિકમાં તાપમાનનો ઢાળ મોટો હોય છે, જે સ્ફટિકના રેખાંશ ઉષ્મા વહનને સપાટીની કિરણોત્સર્ગની ગરમી કરતા વધારે બનાવે છે, તેથી ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ ઓગળવા માટે બહિર્મુખ.

જ્યારે સ્ફટિક મધ્ય સુધી વધે છે, ત્યારે રેખાંશ ઉષ્મા વહન સપાટીની કિરણોત્સર્ગની ગરમી જેટલી હોય છે, તેથી ઇન્ટરફેસ સીધો હોય છે.

સ્ફટિકની પૂંછડી પર, રેખાંશ ઉષ્મા વહન સપાટીની કિરણોત્સર્ગની ગરમી કરતા ઓછું હોય છે, જે ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસને ઓગળવા માટે અંતર્મુખ બનાવે છે.
સમાન રેડિયલ પ્રતિકારકતા સાથે સિંગલ ક્રિસ્ટલ મેળવવા માટે, ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસને સમતળ કરવું આવશ્યક છે.
ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓ છે: ① થર્મલ ક્ષેત્રના રેડિયલ તાપમાન ઢાળને ઘટાડવા માટે ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ થર્મલ સિસ્ટમને સમાયોજિત કરો.
②ક્રિસ્ટલ પુલિંગ ઓપરેશન પરિમાણોને સમાયોજિત કરો. ઉદાહરણ તરીકે, ઓગળવા સુધીના ઇન્ટરફેસ બહિર્મુખ માટે, ક્રિસ્ટલ સોલિડિફિકેશન રેટ વધારવા માટે ખેંચવાની ઝડપ વધારો. આ સમયે, ઇન્ટરફેસ પર પ્રકાશિત થતી સ્ફટિકીકરણ સુપ્ત ગરમીમાં વધારો થવાને કારણે, ઇન્ટરફેસની નજીકનું ઓગળવાનું તાપમાન વધે છે, પરિણામે ઇન્ટરફેસ પર ક્રિસ્ટલનો એક ભાગ ઓગળે છે, ઇન્ટરફેસને સપાટ બનાવે છે. તેનાથી વિપરિત, જો વૃદ્ધિ ઈન્ટરફેસ મેલ્ટ તરફ અંતર્મુખ હોય, તો વૃદ્ધિ દર ઘટાડી શકાય છે, અને મેલ્ટ અનુરૂપ વોલ્યુમને મજબૂત બનાવશે, વૃદ્ધિ ઈન્ટરફેસને સપાટ બનાવશે.
③ ક્રિસ્ટલ અથવા ક્રુસિબલની પરિભ્રમણ ગતિને સમાયોજિત કરો. સ્ફટિક પરિભ્રમણની ઝડપ વધારવાથી ઘન-પ્રવાહી ઈન્ટરફેસ પર તળિયેથી ઉપર તરફ જતા ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રવાહી પ્રવાહમાં વધારો થશે, જેનાથી ઈન્ટરફેસ બહિર્મુખથી અંતર્મુખમાં બદલાશે. ક્રુસિબલના પરિભ્રમણને કારણે પ્રવાહી પ્રવાહની દિશા કુદરતી સંવહનની સમાન હોય છે, અને તેની અસર સ્ફટિકના પરિભ્રમણથી સંપૂર્ણપણે વિરુદ્ધ હોય છે.
④ ક્રુસિબલના આંતરિક વ્યાસ અને ક્રિસ્ટલના વ્યાસના ગુણોત્તરમાં વધારો કરવાથી ઘન-પ્રવાહી ઈન્ટરફેસ સપાટ થઈ જશે અને સ્ફટિકમાં અવ્યવસ્થાની ઘનતા અને ઓક્સિજનનું પ્રમાણ પણ ઘટાડી શકે છે. સામાન્ય રીતે, ક્રુસિબલ વ્યાસ: ક્રિસ્ટલ વ્યાસ = 3~2.5:1.
નાના પ્લેન ઇફેક્ટનો પ્રભાવ
ક્રુસિબલમાં મેલ્ટ ઇસોથર્મની મર્યાદાને કારણે ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિનું ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ ઘણીવાર વક્ર હોય છે. જો ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ દરમિયાન સ્ફટિકને ઝડપથી ઉપાડવામાં આવે, તો (111) જર્મેનિયમ અને સિલિકોન સિંગલ ક્રિસ્ટલના ઘન-પ્રવાહી ઇન્ટરફેસ પર એક નાનું સપાટ પ્લેન દેખાશે. તે (111) અણુ ક્લોઝ-પેક્ડ પ્લેન છે, જેને સામાન્ય રીતે નાનું પ્લેન કહેવામાં આવે છે.
નાના પ્લેન એરિયામાં અશુદ્ધતા એકાગ્રતા નોન-સ્મોલ પ્લેન એરિયા કરતા ઘણી અલગ છે. નાના પ્લેન એરિયામાં અશુદ્ધિઓના અસાધારણ વિતરણની આ ઘટનાને સ્મોલ પ્લેન ઇફેક્ટ કહેવામાં આવે છે.
નાના પ્લેન ઇફેક્ટને લીધે, નાના પ્લેન વિસ્તારની પ્રતિકારકતા ઘટશે, અને ગંભીર કિસ્સાઓમાં, અશુદ્ધતા પાઇપ કોરો દેખાશે. નાના પ્લેન ઇફેક્ટને કારણે રેડિયલ રેઝિસ્ટિવિટી અસંગતતાને દૂર કરવા માટે, સોલિડ-લિક્વિડ ઇન્ટરફેસને લેવલ કરવાની જરૂર છે.

વધુ ચર્ચા માટે અમારી મુલાકાત લેવા માટે વિશ્વભરના કોઈપણ ગ્રાહકોનું સ્વાગત છે!

https://www.semi-cera.com/
https://www.semi-cera.com/tac-coating-monocrystal-growth-parts/
https://www.semi-cera.com/cvd-coating/