鍺單晶由于其優(yōu)異的性能,在紅外光學(xué)窗口和透鏡、高效太陽能電池等諸多器件中得到廣泛應(yīng)用。在各種器件的制造和使用過程中,需要將晶體的電阻率控制在一定范圍內(nèi),通常通過摻雜鎵、銻調(diào)節(jié)電阻率。由于晶體生長中的溶質(zhì)分凝作用,導(dǎo)致所生長單晶的溶質(zhì)濃度在軸向存在較大差異,影響單晶軸向電阻率均勻性。傳統(tǒng)采用浮堝法以提高電阻率均勻性,但此方法無法滿足大尺寸單晶的生長要求。因此,需要研究工藝參數(shù)對(duì)單晶電阻率軸向均勻性的影響,從而優(yōu)化單晶生長工藝。本文基于商用軟件CG-Sim,對(duì)直拉摻銻鍺單晶的生長過程進(jìn)行模擬,研究工藝參數(shù)對(duì)熔體流動(dòng)和單晶溶質(zhì)濃度分布的影響。熔體流動(dòng)模擬結(jié)果表明,通過優(yōu)化坩堝轉(zhuǎn)速、晶體轉(zhuǎn)速,可調(diào)整熔體的流動(dòng)模式。較高的坩堝轉(zhuǎn)速和較低的晶體轉(zhuǎn)速,可以促進(jìn)熔體對(duì)流,減小速度邊界層厚度,進(jìn)而促進(jìn)溶質(zhì)傳輸。溶質(zhì)濃度分布模擬結(jié)果表明,晶體中摻雜劑的濃度隨晶體長度的增加而逐漸增加,溶質(zhì)濃度在晶體上半段增長較慢,下半段劇烈增長。在所研究的工藝參數(shù)范圍內(nèi),溶質(zhì)濃度沿軸向增長的速度,隨坩堝轉(zhuǎn)速的增加而減慢,并隨晶體轉(zhuǎn)速和晶體拉速的增加而加快。采用較高的坩堝轉(zhuǎn)速（3 rmp）、較低的晶體轉(zhuǎn)速（6 rmp）和較低... 

【文章來源】：北京有色金屬研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１直拉法單晶生長過程??

??圖１．２為直拉單晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖。包括晶體、坩鍋、熔體、側(cè)加熱器、底加熱??器、炭氈保溫層，以及其他支撐和功能組件。加熱器按照加熱方式可分為電阻式加熱??器和高頻感應(yīng)式加熱器，出于改善晶體質(zhì)量和晶體生長環(huán)境的考慮，有時(shí)可在加熱器??上加裝電磁組件，或在上方添加熱屏等熱場(chǎng)組件。本文研宄的直拉單晶生長系統(tǒng)中，??使用筒型石墨電阻式加熱器，爐壁冷卻介質(zhì)為水，晶體生長中溫度保持在３００Ｋ。??Ｓｉｄｅ?Ｈｅａｔｅｒ?＾?１?Ｉ??Ｂｏｔｔｏｍ?Ｈｅａｔｅｒ、｜??圖１．２直拉單晶爐結(jié)構(gòu)示意圖??ＶＧＦ法將生長系統(tǒng)固定，通過改變不同區(qū)域加熱器的功率，以實(shí)現(xiàn)適合晶體生??長的溫度梯度的區(qū)域的移動(dòng)。容器中裝有原料，在爐中相應(yīng)位置垂直放置，待原料??全部融化后，從下部一端緩慢結(jié)晶并逐漸延續(xù)到上部，從而長出完整的單晶，生長??系統(tǒng)如圖１．３所示。ＶＧＦ法可在一定程度上降低重力作用導(dǎo)致的晶體變形

１引＿??圓??圖１．３?ＶＧＦ法單晶生長設(shè)備示意圖??摻銻鍺單晶用于紅外光學(xué)器件，其電阻率與紅外透射率直接相關(guān)。如圖１．４所示，??當(dāng)鍺單晶電阻率處于１０－３０Ｄ＊?ｃｍ時(shí)，紅外吸收系數(shù)最低，即紅外透過率最高，這也??是我們?cè)诰w中期望得到的目標(biāo)電阻率范圍。??１?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?｜??〇５?＼?．??〇２?＂?＂??Ｉ?０１?－?－??Ｓ?：?１??＾?〇．〇５?ｒ?－??１?、ｎ


本文編號(hào)：3272545