微电子材料CH3-晶体生长.ppt

1、h是热交换系数与热传导系数的比值。2、h大于0时，即环境冷却晶体，温度随着r的增大而降低，晶体中等温线凹向熔体。3、h小于0时，温度随着r的增大而升高。 * * 1、根据流体力学分析，在直拉法生长单晶的熔体中同时存在两种类型的液流。自然对流：在重力场中由于温差造成的。强迫对流：由于晶体和坩埚旋转造成的。 2、自然对流受容器的形状，重力场方向以及热源的位置等因素的影响。3、外侧加热的坩埚产生的自然对流花样如图所示，特征是：坩埚壁附近的熔体受热，密度变小而上升，到上表面冷却后密度变大而从中心下降。4、图3-16为水平舟中自然对流情况。 * 1、强迫对流：是为了加快热量和溶质的输运，改善均匀性，常常人为地对熔体进行搅拌。 * * * 1、直拉单晶炉的结构示意图。炉室用双层不锈钢制造，层中通水冷却，炉门有双层钢化玻璃做的观察窗。2、炉膛上下设有安放籽晶的籽晶杆和放坩埚的坩埚杆，可以旋转和上下运动，且速度可调。3、在炉膛侧面设有可以拉动的掺杂勺和籽晶保护罩。炉膛底部有两个通电用电极。此外，炉膛内还有抽真空或充气用的接口。 * 教材 * 润晶：将籽晶放在熔体上面烘烤几分钟后将籽籽晶与熔体接触。 * 区熔单晶炉结构。 * 教材P57，图3-24 * * 1、也就是体系对环境做功。2、其他相有自发转变为晶体的趋势。3、教材P31-32，晶体形成的热力学条件。 * 2-1、指某物质在一定温度下，结晶时溶液所达到的浓度，称该温度时该物质的溶液饱和浓度，简称饱和度。2-2、一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度，而溶质仍不析出的现象叫过饱和现象，此时的溶液称为过饱和溶液。过饱和溶液的性质不稳定，当在此溶液中加入一块小的溶质晶体作为“晶种”，即能引起过饱和溶液中溶质的结晶。2-3、这样自由能的变化才为负值，相变过程才能够自发进行。这就是三种晶体生长方式必须满足的热力学条件。 * 1、新相核的发生和长大称为成核过程。2、晶核的长大过程是旧相原子或分子不断地进入到晶体格点并成为晶体相的过程。 * 1、在一定的过饱和度、过冷度的条件下，由体系中直接形成的晶核叫做均匀成核。 * 1、体系中存在外来质点（尘埃、固体颗粒、籽晶），在外来质点上成核，叫非均匀成核。 * * ；其原子呈晶态的规则排列，这就是晶核 * 1、DeltaGS使体系自由能增加，它的增加与r2成正比；2、deltaGV使得体系自由能减少，它的减少与r3成正比。 * 1、deltaGV比deltaGS变化快，但是开始时deltaGS大，，， * 1、随着r的增大，体系的自由能增加，体系更不稳定。 * 1、临界晶胚处于晶胚到晶核的临界状态，特点是长大与消失的几率刚好相等。deltaG*在deltaG-r曲线的极大值处。微分求得r*，最后得到deltaG*。 * 1、晶体生长体系中，假如存在固体相（尘埃，不溶物，籽晶），结晶时，晶核将易于依附在这些固体质点上形成。这样的核化在整个体系中不再均匀了，即非均匀成核。 2、介绍示意图。非均匀成核是在旧相中存在固体相，那么它是否有利于新相形成，，3、如ws小于σαβ，说明在s相上成核比在α相中均匀成核所需能量小，有利于β相在固体相上成核。 * 4、r为beta相晶核曲率半径，thita为晶核与固相平面的接触角。Beta相晶核的形成引起体系自由能变化，包括体积自由能和表面能两部分。DeltaG=deltaGV+deltaGS 5、DeltaGV=V*deltagV，球冠体积V；6、DeltaGS由两部分组成，α-β，β-s表面能deltaGS1和deltaGS2，见教材。 * 1、晶核长大过程，是旧相原子或分子不断地进入晶格格点并成为晶体相的过程。2、在这个过程中，原子以什么方式进入格点即生长机制如何，主要取决于晶核表面状态。即晶体相与母相的界面状态。3、划分界面类型，有很多标准，界面是突变还是渐变，光滑粗糙，完整非完整。4、不同界面结构，生长机制不一样。许多生长模型。 * 1、科赛尔晶体生长模型论述的是在晶体表面上生长一层原子尚未完全生长完时，下一个原子应生长在表面晶格什么位置以及这一层原子生长完时，下一层原子应在晶体表面什么位置开始生长的机制。 * 0、科赛尔模型的要点：一个中性原子在晶格上的稳定性是由其受周围原子的作用力大小决定的。晶体表面上不同格点位置所受吸引力是不同的。1、原子在三面角（扭折处）1的位置上，受到的吸引力最强，因为它的最近邻和次近邻原子数最多。原子在1的位置上放出的能量最多，在这里最稳定。2、其次，是吸附在台阶侧面的位置2，即二面角处。接下来是3，4， 5。 * 3、在晶体生长时，到达晶体表面的原子在扩散过程中优先在1处生长，使没有长完全的晶行一直长完。当没有三面角的位置时，再生长时就在2的位置上，一旦