пл. Академика Курчатова, д. 1, Москва, 123182
Косушкин Виктор Григорьевич — доктор техн. наук, профессор, ведущий научный сотрудник
1 Kurchatov Sq., Moscow 123182
Victor G. Kosushkin — Dr. Sci. (Eng.), Professor, Leading Researcher
Академическая ул., д. 8, Калуга, 248033
Супельняк Станислав Игоревич — канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник, отделение «Лаборатория космического материаловедения – Калуга» Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт»
8 Akademicheskaya Str., Kaluga 248033
Stanislav I. Supelnyak — Cand. Sci. (Phys.-Math.), Researcher, Department "Laboratory of Space Materials Science – Kaluga", Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics
Академическая ул., д. 8, Калуга, 248033
Коробейникова Елена Николаевна — научный сотрудник, отделение «Лаборатория космического материаловедения – Калуга» Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт»
8 Akademicheskaya Str., Kaluga 248033
Elena N. Korobeinikova — Researcher, Department "Laboratory of Space Materials Science – Kaluga", Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics
Академическая ул., д. 8, Калуга, 248033
Стрелов Владимир Иванович — доктор физ.-мат. наук, главный научный сотрудник, отделение «Лаборатория космического материаловедения – Калуга» Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт»
8 Akademicheskaya Str., Kaluga 248033
Vladimir I. Strelov — Dr. Sci. (Phys.-Math.), Chief Researcher, Department "Laboratory of Space Materials Science – Kaluga", Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics
Технологические достижения за последние два–три десятилетия дают возможность получить монокристаллы Ge—Si как с переменным, так и постоянным аксиальным составом во всем непрерывном ряду твердых растворов, и тем самым обеспечить потребности в этом материале для научных исследований. Однако для рентабельности получения слитков твердых растворов в промышленных масштабах требуется полная автоматизация технологии выращивания монокристаллов Ge—Si на базе методов бестигельной зонной плавки и Чохральского. В случае применения этих методов, возможность достижения высоких градиентов температуры у фронта кристаллизации позволяет обеспечить рост совершенных монокристаллов при существенно более высоких скоростях кристаллизации расплава. В результате анализа опубликованных результатов исследований по получению твердых растворов германий—кремний оценены возможности развития технологии получения однородных кристаллов методами направленной кристаллизации расплавов.Установлено, что твердые растворы Ge1-xSix, обогащенные Ge, изучены недостаточно и требуют проведения фундаментальных исследований в связи с перспективным практическим применением. Предложена конструкция модифицированной установки для синтеза материалов с заданным составом и однородным распределением второго компонента по длине слитка при уровнях легирования менее 1 %. Разработанные в ходе выполнения исследования тепловые узлы позволили обеспечить тепловые режимы, благоприятные для образования твердого раствора Ge1-xSix. Результаты энергетического дисперсионного рентгеновского микроанализа свидетельствуют о вхождении кремния в поликристаллическую матрицу германия и распределении по всей длине кристалла.
As a result of the analysis of the published results of studies on obtaining solid solutions of germanium – silicon, the possibilities of developing the technology of obtaining homogeneous crystals by methods of directional crystallization of melts are estimated.Technological capabilities achieved in the last two or three decades make it possible to obtain Ge-Si single crystals with both variable and constant axial composition in the entire continuous series of solid solutions, and thereby meet the needs of scientific research. However, for the profitability of obtaining ingots of solid solutions on an industrial scale, complete automation of the technology of growing Ge–Si single crystals based on the methods of crucibleless zone melting and Czochralski is required. In the case of using these methods, the possibility of achieving high temperature gradients at the crystallization front allows for the growth of perfect single crystals at significantly higher rates of melt crystallization.It was established that Ge1-xSix solid solutions enriched with Ge have not been sufficiently studied and require fundamental research in connection with promising practical application. A design of a modified setup is proposed that allows for the synthesis of materials with a given composition and uniform distribution of the second component along the length of the ingot at alloying levels of less than 1%.The thermal units developed during the study allowed for thermal conditions favorable for the formation of the Ge1-xSix solid solution. The results of energy dispersive X-ray microanalysis indicate the incorporation of silicon into the polycrystalline germanium matrix and its distribution along the entire length of the crystal.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.