РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Ge В СЛИТКЕ СПЛАВА Si0,9Ge0,1 ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ КРИСТАЛЛА ИЗ ТОНКОГО СЛОЯ РАСПЛАВА
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-246-251
Аннотация
Экспериментально и теоретически изучена возможность получения однородного по длине и сечению монокристаллического сплава SiGe, обогащенного со стороны кремния. Содержание второй компоненты в кристалле диаметром 15 мм и длиной 40 мм, выращенном модифицированным методом плавающей зоны из шихты составом 79,8 % (ат.) Si и 20 % (ат.) Ge и с добавками 0,2 % (ат.) бора, исследовано с помощью метода рентгеновского микроанализа как в отдельных точках образца, так и в режиме линейного сканирования вдоль оси кристалла и поперек. Установлено, что продольное изменение концентрации германия хорошо описывается аналитически уравнением, выведенным ранее для условий роста из тонкого слоя расплава монокристалла Ge, легированного примесью Sb или Ga, в присутствии погруженного в расплав нагревателя. Для более точного описания экспериментальных данных был проведен учет изменения толщины слоя расплава между растущим кристаллом и дном погруженного нагревателя по мере кристаллизации. Показано, что поперечное распределение второй компоненты, которое не превышало 5 % по диаметру, может быть существенно улучшено за счет уменьшения кривизны фазовой границы в процессе роста.
Об авторах
М. А. Гоник
Центр материаловедения «Фотон», ул. Ческа Липа, д. 10, Александров, Владимирская область, 601655, Россия
Россия
Россия
кандидат техн. наук, директор
A. Cröll
Institute för Geosciences of University of Freiburg, Hermann−Herder−Straße 5, 79104 Freiburg, Germany
Германия
Германия
Prof. Dr. rer. nat., Dipl.-Min., Director of Institute
A. Wagner
Institute för Inorganic and Analytical Chemistry, Albertstraße 21, D−79104 Freiburg, Germany
Германия
Германия
PhD, student
Список литературы
1. Abrosimov, N. V. Growth and properties of Ge1−xSix mosaic single crystals for γ−ray lens application / N. V. Abrosimov, A. Lüdge, H. Riemann, V. N. Kurlov, D. Borissova, V. Klemm, P. Bastie, B. Hamelin, R. K. Smithe // J. Cryst. Growth. − 2005. − V. 275 − P. 495—500.
2. Abrosimov, N. V. Automated control of Czochralski and shaped crystal growth processes using weighing techniques / N. V. Abrosimov, V. N. Kurlov, S. N. Rossolenko // Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. − 2003. − P. 1—57.
3. Cröll, A. Detached Bridgman growth of germanium−silicon crystals under microgravity / A. Cröll, A. Mitric, A. Senchenkov // Abs. in ICASP−2. − Seggau (Austria), 2008.
4. Campbell, T. A. Float−zone growth of Ge1−xSix (x < 10 at.%) single crystals: Influence of thermocapillary and solutocapillary convection / T. A. Campbell, M. Schweizer, P. Dold, A. Cröll, K. W. Benz // J. Cryst. Growth. − 2001. − V. 226. − P. 231—239.
5. Usami, N. Floating zone growth of Si−rich SiGe bulk crystal using pre−synthesized SiGe feed rod with uniform composition / N. Usami, M. Kitamura, K. Obara, Y. Nose, T. Shishido, K. Nakajima // J. Cryst. Growth. − 2005. − V. 284. – P. 57—64.
6. Kyazimova, V. K. Distribution of aluminum and indium impurities in crystals of Ge–Si solid solutions grown from the melt / V. K. Kyazimova, Z. M. Zeynalov, Z. M. Zakhrabekova, G. Kh. Azhdarov // Crystallography Reports. − 2006. − V. 51. − P. S192—S195.
7. Nakajima, K. Growth of InGaAs and SiGe homogeneous bulk crystals which have complete miscibility in the phase diagrams / K. Nakajima, Y. Azuma, N. Usami, G. Sazaki, T. Ujihara, K. Fujiwara, T. Shishido // Int. J. Mater. and Product Technol. − 2005. − V. 22, N 1/2/3. − P. 185—212.
8. Kinoshita, K. Homogeneous SiGe crystal growth in microgravity by the travelling liquidus−zone method / K. Kinoshita, Y. Arai, Y. Inatomi, H. Miyata, R. Tanaka, T. Sone, J. Yoshikawa, T. Kihara, H. Shibayama, Y. Kubota, T. Shimaoka, Y. Warashina, K. Sakata, M. Takayanagi, S. Yoda // J. Phys.: Conf. Ser. − 2011. − V. 327. − P. 012017. DOI: 10.1088/1742−6596/327/1/012017.
9. Kinoshita, K. Growth of a Si0.50Ge0.50 crystal by the traveling liquidus−zone (TLZ) method in microgravity / K. Kinoshita, Y. Arai, Y. Inatomi, H. Miyata, R. Tanaka, J. Yoshikawa, T. Kihara, H. Tomioka, H. Shibayama, Y. Kubota, Y. Warashina, Y. Sasaki, Y. Ishizuka, Y. Harada, S. Wada, C. Harada, T. Ito, M. Takayanagi, S. Yoda // J. Cryst. Growth. − 2014. − V. 388. − P. 12—16.
10. Ostrogorsky, A.G. Single−crystal growth by the submerged heater method / A. G. Ostrogorsky // Meas. Sci. Technol. − 1990. − V. 1. − P. 463—464.
11. Golyshev, V.D. A temperature field investigation in case of crystal growth from the melt with a plane interface on exact determination thermal conditions / V. D. Golyshev, M. A. Gonik // Cryst. Prop. and Preparation. − 1991. − V. 36–38. − P. 623.
12. Gonik, M. A. Silicon crystal growth by the modified FZ technique / M. A. Gonik, A. Cröll // CrystEngComm. − 2013. − V. 15(12). − P. 2287—2293. DOI: 10.1039/c2ce26480c
13. Marin, C. Growth of Ga−doped Ge0.98Si0.02 by vertical Bridgman with a baffle / C. Marin, A. G. Ostrogorsky // J. Cryst. Growth. − 2000. − V. 211. − P. 378.
14. Гоник, М.А. Влияние условий кристаллизации на однородность состава монокристаллов CdZnTe / М. А. Гоник, М. М. Гоник, А. С. Томсон // Неорган. материалы. − 2009. − Т. 45, No 10. − С. 1182—1191.
15. Dutta, P. S. Nearly diffusion controlled segregation of tellurium in GaSb / P. S. Dutta, A. G. Ostrogorsky // J. Cryst. Growth. − 1998. − V. 191. − P. 904—908.
16. Ostrogorsky, A.G. Diffusion−controlled distribution of solute in Sn−1% Bi specimens solidified by the submerged heater method / A. G. Ostrogorsky, F. Mosel, M. T. Schmidt // J. Cryst. Growth. − 1991. − V. l09, iss. 4. − P. 950—954.
17. Гоник, М.А. Управление формой фронта кристаллизации по модели / М. А. Гоник, М. М. Гоник, Д. Циуляну // Тез. докл. XIV Нац. конф. по росту кристаллов. − М., 2010. − С. 98.
18. Гоник, М. А. К возможности выращивания объемных кристаллов Si—Ge методом ОТФ / М. А. Гоник, A. Cröll // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2013. − No 3. − С. 12—19.
19. Gonik, M. A. Potential for growth of Si−Ge bulk crystals by modified FZ technique / M. A. Gonik // J. Cryst. Growth. − 2014. − V. 385. − P. 38—43. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2013.04.057
20. Wagner, A. C. Si1−xGex (x ≥ 0.2) crystal growth in absence of a crucible / A. C. Wagner, A. Croell, M. Gonik, S. Binetti, H. Hillebrecht // J. Cryst. Growth. − 2014. − V. 401. − P. 762—766. http://dx.doi. org/10.1016/j.jcrysgro.2013.11.065
21. Марченко, М.П. Численное и экспериментальное исследование особенностей тепломассопереноса в процессе выращивания германия ОТФ методом / М. П. Марченко, В. Д. Голышев, М. А. Гоник, И. В. Фрязинов // Тр. конф. по росту монокристаллов и проблемам прочности, тепло− и массопереноса. − Обнинск, 2000. − С. 125—134.
Рецензия
Для цитирования:
Гоник М.А., Cröll A., Wagner A. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Ge В СЛИТКЕ СПЛАВА Si0,9Ge0,1 ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ КРИСТАЛЛА ИЗ ТОНКОГО СЛОЯ РАСПЛАВА. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2014;(4):246-251. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-246-251
For citation:
Gonik M., Cröll A., Wagner A. Ge Distribution in Si0.9Ge0.1 Alloy Ingot Grown from Thin Melt Layer. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(4):246-251. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-4-246-251
Просмотров:
830
Послать статью по эл. почте 