07+08+硅晶体制备技术

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1、§4区熔提纯区熔提纯是1952年蒲凡(M.Gpfann)提出的一种物理提纯方法，它是制备超纯半导体和超纯金属的重要方法.将一块均匀含有某杂质的晶态物质熔化后，再结晶时，杂质在结晶的固体中和未结晶的液体中的浓度是不相同的.这种现象叫分凝现象，又叫偏析现象.L+S(根据相图解释)A&X“X—BA中少量B杂质平衡分凝系数的概念：杂质在固液两相间分配的差异，可用平衡分凝系数来表示：Ko二X1/X2二Cs/Cl平衡分凝系数是在一定温度下，平衡状态中杂质在固液两相中浓度的比值，由此可以描述该体系中杂质的分配关系•在这种情况下，影响结晶固相中杂质浓度的不是Co而是Cl（o）写成CloKef

2、f二Cs/Clo它反映的是实际结晶似的杂质偏析状况.§4.2区熔原理（正常凝固；一次区熔；多次区熔）将材料锭杂全部熔化后，使其从一端向另一端逐渐凝固，这种凝固叫正常凝固.由于存在分凝现象，正常凝固后杂质分布不再是均匀的.三种情况：K>1的杂质杂质向首部集中K<1的杂质杂质向尾部集中K3的杂质仍保持基本均匀理论（不要求）:为讨论问题方便，先做三点假设：1.杂质在固相中的扩散速度比凝固速度慢很多2.杂质在熔体中扩散速度比凝固速度快很多.1.杂质分凝系数是常数.实际上，两个相图的比较:Cs>ClKo>1Cs

3、念K。是两项达到平衡时，得出的杂质浓度比例.但实际结晶中，事实上，结晶过程不可能十分缓慢，而近似于平衡，往往是以一定速度来进行的.这时候会使杂质在固液界面附近产生浓度梯度被熔化，所以小熔区中杂质浓度低，由此再结晶的固相更低.（理论略）cL(0)CoKolCocL（0）Csx=o界面附近实验上影响区熔提纯的的因素：1.熔区长度，最初几次用大熔区，后几次用小熔区2.熔区移动速度适当3.区熔的次数（实验中具体掌握）理论：先介绍物理量的符号表示：ClCoSKXX+lXX+l单位长度和单位截面积设熔区向前移动dx,原来Co（固相）S为熔体中杂质k二Cs/ClCs二Cl.K

4、熔区中杂质改变量：ds二Co•dx-CL•K•dx二(C°-K•CL)•dx又Cl二S/L那么ds二(Co—K•S/L)•dx整理并积分:Co-K•S/L又S。二Co•LS二Cl•L二(Cs/K)•L所以Cs二Co(1-(1-K)e*/L)结论：1•就一次提纯而言，正常凝固比区熔更好2.对一次区熔提纯，熔区越宽越好.先介绍物理量：xx+dxsCsK二Cs/Cl凝固部分从x到x+dx熔体中杂质含量变化固熔-ds二Cs•dx=>Cs二-ds/dx(1)XdX1-X又Cs二K•CLCL=S/(1-x)(s为熔体中杂质含量)所以Cs二K•S/(1-X)(1)+⑵n-ds/dx二K•S/

5、(1-X)得到:S=So(1-X)KSo为全部熔化时杂质含量总量S。二Co(单位体积)代入⑵式中得:Cs=K-S/(1-X)=K-Co(1-X)KT上式为正常凝固时杂质浓度Cs沿锭长的分布公式P30探一次区熔提纯和多次区熔提纯的概念锭料经过一次正常凝固之后，形成了一定已熔未熔区的杂质分布而不再均匀了，KC的杂质集中在尾部,K>1的杂质集中在首部，固化区熔只有中间一段得到了提纯，如果把头尾切掉，可以得到纯度稍高的材料，但要继续提纯，每次切掉头尾，会大量浪费材料，为了克服这个缺点，提出了区熔提纯.区熔提纯是将材料一小部分熔化形成熔区，从锭条的一端移到另一端，因为每次熔化的都是锭条的

6、一小部分，当熔区在锭首时，（对K<1的杂质而言）杂质浓度较高的尾部没有