熔体中的晶体生长技术提拉法学习教案.pptx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:PPTX 页数:69 大小:3.5MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学////1提拉法生长(shēngzhǎng)设备介绍3.坩锅(ɡānɡuō)后热器的主要作用是调节晶体(jīngtǐ)和熔体之间的温度梯度。2提拉法生长工艺a生长过程。b直径自动控制(kòngzhì)。(ADC技术)c材料挥发的控制(kòngzhì)。d温场的选择与控制(kòngzhì)。e生长速率的控制(kòngzhì)。3提拉法生长晶体实例-稀土镓石榴石(GGG)a生长(shēngzhǎng)过程/d温场的选择与控制为克服组分过冷,需要有大的温度梯度;为防止开裂、应力和降低位错密度,需要小的温度梯度。因此,所谓合适的温场没有一个严格的判据。一般来说,对于掺质的需要大的温度梯度(特别是界面处);而不掺质的或者容易开裂的,采用小的温度梯度。因此,合适的温场的选择和控制,只能根据(gēnjù)材料特性作出初步判断,通过实验加以解决。加大温度梯度方法:缩小熔体和熔体上方空间的距离(轴向距离)减小温度梯度的方法:采用适当的后热器3提拉法生长(shēngzhǎng)晶体实例-稀土镓石榴石(GGG)石榴石主要包括的六种矿物:(1)镁铝榴石(Pyrope),也叫红榴石(2)铁铝榴石(Almandine),也叫贵榴石(3)锰铝榴石(Spessartite)(4)钙铝榴石(Grossular),水钙铝榴石(5)钙铁榴石(Andradite),含Cr叫翠榴石(6)钙铬榴石(Uvarovite),也叫绿榴石天然(tiānrán)石榴石YIGYIG人工合成(rénɡōnɡhéchénɡ)GGG天然形成的石榴石主要是金属的硅酸盐例如:Ca3Fe2[SiO4],Mn3Al2[SiO4]3.人工研制的石榴石,如钇铁石榴石(YIG)、钇铝石榴石(YAG)和钆镓石榴石(GGG)等.以上(yǐshàng)三大类人工石榴石,即由稀士(Yt,Nd)和铁、铝、镓(Ga)分别完全取代天然石榴石中的金属元素和硅,所形成的稀土铁石榴石、稀土铝石榴石和稀土镓石榴石.在这三类稀土石榴石中,稀土铁石榴石(YIG)不透明,难以用作装饰品;稀土铝石榴石(YAG)存在折射率不够(bùgòu)高,不易掺质.稀土镓石榴石(GGG)由于其本身的结构特点,不但能进行多种形式的掺质,而且通过辐照还可以形成稳定的色心,使其单晶体呈现绚丽多彩的漂亮颤色,最适宜作为装饰宝石材料。常用的掺质元素为:Cr,Co,Ni等过渡族元素氧化物和稀土Nd,Er的氧化物。石榴石生长的主要方法在于原料的区别和是否考虑掺杂问题,一般生长过程包括以下(yǐxià)几个方面:a原料准备b保护气氛c生长条件d掺杂生长e晶体的透过率与颜色纯GGG和掺杂(chānzá)Cr3+纯GGG和掺杂(chānzá)Nd3+4提拉法生长晶体实例-蓝宝石提拉晶体的放肩控制蓝宝石单晶的应用非常广泛(guǎngfàn)。以蓝宝石单晶片作绝缘村底的集成芯片,航天工业作红外透光材料用得最多;工业中作宝石轴承、仪表等;人们生活中作宝石表面、装饰等。提拉法生长的蓝宝石单晶适用于红外、半导体发光及集成电路的大量需要。Al2O3放肩过程(guòchéng)中可能出现的几种情况5提拉法生长晶体实例-单晶硅的缩颈和收尾(shōuwěi)工艺由于位错往往与生长轴成一个夹角,如果以(100)和(111)晶向生长时,其滑移面与其(yǔqí)生长方向成36.16度和19.28度。故需长出足够长的晶体或通过反复进行的缩颈工艺,能使位错沿着滑移面延伸至晶体表面而消失,从而可生长出无位错单晶体。缩颈工艺通常是采用快拉,将晶体直径缩小到大约为3mm左右./收尾:晶体生长后期,主要防止发生界面翻转和位错的反延,因此当晶体生长的长度达到预定要求时,应该逐渐(zhújiàn)缩小晶体的直径,直至最后缩小成为一个点而离开熔体液面,这就是晶体生长的收尾阶段。6提拉法生长晶体缺陷的形成(xíngchéng)与控制c分凝和组分过冷在适当的范围内,调整(tiáozhěng)G和V是克服组分过冷的最有效,也是最简单的方法。可先采用较大的G来克服组分过冷,然后再用长时间的高温退火来消除GL大而产生的热应力。d温度波动和生长层产生温度波动波动的原因有二i熔体本身(běnshēn)的热流不稳定性造成温度的起伏和振荡。ii生长条件的变化我们把在晶体中溶质浓度的不均匀层称为生长层(条纹)。生长层是晶体生长,特别是熔体生长过程中经常出现的微观缺陷之一。生长(shēngzhǎng)层的形成///主要优点如下:(1)可方便地观察晶体的生长(shēngzhǎng)状况,有利于及时掌握生长(shēngzhǎng)情况,控制生长(shēngzhǎng)条件。(2)生长(shēngzhǎng)晶体不与坩埚接触,没有坩埚壁的寄生