晶體生長方法學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1晶體生長方法晶體生長方法(fngf)第一頁，共49頁。第1頁/共48頁第二頁，共49頁。第2頁/共48頁第三頁，共49頁。第3頁/共48頁第四頁，共49頁。5從固相中生長晶體從固相中生長晶體1從液相中生長晶體從液相中生長晶體2從熔體中生長晶體從熔體中生長晶體3助溶劑法生長晶體助溶劑法生長晶體4用氣相法生長晶體用氣相法生長晶體5第4頁/共48頁第五頁，共49頁。6第5頁/共48頁第六頁，共49頁。第6頁/共48頁第七頁，共49頁。第7頁/共48頁第八頁，共49頁。第8頁/共48頁第九頁，共49頁。第9頁/共48頁第十頁，共49頁。配料配料熔融熔融玻璃玻璃成型成型加工加工晶化晶化處理處理再

2、加再加工工微晶玻璃的學(xué)名叫做玻璃陶瓷。具有玻璃和陶瓷的雙重(shungchng)特性，普通玻璃內(nèi)部的原子排列是沒有規(guī)則的，這也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一樣，由晶體組成。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韌性強(qiáng)。第10頁/共48頁第十一頁，共49頁。第11頁/共48頁第十二頁，共49頁。第12頁/共48頁第十三頁，共49頁。適生長溫度區(qū)間。第13頁/共48頁第十四頁，共49頁。和亞穩(wěn)相的溶解度差別，控制一定的溫度，使亞穩(wěn)相不斷溶解，穩(wěn)定相不斷生長。第14頁/共48頁第十五頁，共49頁。20為宜。u在降溫法生長晶體的整個(gè)過程中，u必須嚴(yán)格控制溫度，并按一定程序u降溫。研究表明，微小

3、的溫度波動(dòng)u就足以生長的晶體中，造成某些不u均勻區(qū)域。第15頁/共48頁第十六頁，共49頁。第16頁/共48頁第十七頁，共49頁。u 基本原理：將溶劑不斷蒸發(fā)移去，基本原理：將溶劑不斷蒸發(fā)移去，u 而使溶液保持在過飽和狀態(tài)，而使溶液保持在過飽和狀態(tài)，u 從而使晶體不斷生長。從而使晶體不斷生長。u 這種方法比較適合于溶解度較大這種方法比較適合于溶解度較大u 而溶解度溫度系數(shù)而溶解度溫度系數(shù)(xsh)(xsh)很小或是具有很小或是具有u 負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)(xsh)(xsh)的物質(zhì)。的物質(zhì)。u 蒸發(fā)法和流動(dòng)法一樣，晶體生長也蒸發(fā)法和流動(dòng)法一樣，晶體生長也u 是在恒溫下進(jìn)行的。不同的是流動(dòng)法是在恒

4、溫下進(jìn)行的。不同的是流動(dòng)法u 用補(bǔ)充溶質(zhì)，而蒸發(fā)法用移去溶劑來用補(bǔ)充溶質(zhì)，而蒸發(fā)法用移去溶劑來u 造成過飽和度。造成過飽和度。u 古代煮海為鹽就是用的是蒸發(fā)法。古代煮海為鹽就是用的是蒸發(fā)法。第17頁/共48頁第十八頁，共49頁。u難溶物質(zhì)的晶體。由于凝膠生u長是在室溫條件下進(jìn)行的，因u此也適于生長對熱很敏感的u晶體。第18頁/共48頁第十九頁，共49頁。n閉系統(tǒng)中進(jìn)行的；生長溫度n比熔融法和熔鹽法低很多；n生長區(qū)基本處于恒溫和等濃n度狀態(tài)，溫度梯度小；屬于n稀薄相生長，溶液黏度低。水熱法晶體生長裝置(zhungzh)示意圖第19頁/共48頁第二十頁，共49頁。第20頁/共48頁第二十一頁，共4

5、9頁。第21頁/共48頁第二十二頁，共49頁。第22頁/共48頁第二十三頁，共49頁。焰熔法焰熔法提拉法提拉法區(qū)熔法區(qū)熔法弧熔法弧熔法坩堝下降法坩堝下降法泡生法泡生法熔體熔體第23頁/共48頁第二十四頁，共49頁。25第24頁/共48頁第二十五頁，共49頁。第25頁/共48頁第二十六頁，共49頁。第26頁/共48頁第二十七頁，共49頁。度比大的晶體。第27頁/共48頁第二十八頁，共49頁。沿著料錠由一端向另一端緩慢移動(dòng)，晶體的生長過程也就逐漸完成。優(yōu)點(diǎn)：減小了坩堝對熔體的污染(減少了接觸面積)，并降低了加熱功率。這種區(qū)熔過程可以反復(fù)進(jìn)行，從而提高了晶體的純度或使摻質(zhì)均勻化。第28頁/共48頁第

6、二十九頁，共49頁。第29頁/共48頁第三十頁，共49頁。其其接觸熔體，然后接觸熔體，然后(rnhu)向上提向上提拉籽晶使拉籽晶使其生長。其生長。用這種方法成功地生長了無氧用這種方法成功地生長了無氧硅單晶。（使用氧化硅坩堝時(shí)硅單晶。（使用氧化硅坩堝時(shí)，易受氧的污染），易受氧的污染）第30頁/共48頁第三十一頁，共49頁。第31頁/共48頁第三十二頁，共49頁。第32頁/共48頁第三十三頁，共49頁。第33頁/共48頁第三十四頁，共49頁。第34頁/共48頁第三十五頁，共49頁。以及非同成分熔融化合物；以及非同成分熔融化合物；n (3)生長出的晶體可以比熔體生生長出的晶體可以比熔體生長的晶體熱應(yīng)

7、力更小、更均勻完長的晶體熱應(yīng)力更小、更均勻完整；整；n (4)助溶劑助溶劑(rngj)生長設(shè)備簡單生長設(shè)備簡單坩堝及單晶爐發(fā)熱體、測溫和控坩堝及單晶爐發(fā)熱體、測溫和控溫都容易解決。溫都容易解決。n缺點(diǎn)：晶體生長的速度較慢、生缺點(diǎn)：晶體生長的速度較慢、生長周期長、晶體一般較小。許多長周期長、晶體一般較小。許多助熔劑都具有不同程度的毒性，助熔劑都具有不同程度的毒性，其揮發(fā)物還常常腐蝕或污染爐體。其揮發(fā)物還常常腐蝕或污染爐體。第35頁/共48頁第三十六頁，共49頁。第36頁/共48頁第三十七頁，共49頁。第37頁/共48頁第三十八頁，共49頁。第38頁/共48頁第三十九頁，共49頁。第39頁/共48

8、頁第四十頁，共49頁。第40頁/共48頁第四十一頁，共49頁。升華升華(shnghu)法晶體生長系統(tǒng)法晶體生長系統(tǒng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備化學(xué)氣相沉積設(shè)備分子束外延設(shè)備分子束外延設(shè)備第41頁/共48頁第四十二頁，共49頁。第42頁/共48頁第四十三頁，共49頁。第43頁/共48頁第四十四頁，共49頁。u分子束外延的晶體生長速度慢分子束外延的晶體生長速度慢（約（約1um/h)，生長溫度低，可隨，生長溫度低，可隨意改變外延層的組分和進(jìn)行摻雜，意改變外延層的組分和進(jìn)行摻雜，可在原子尺度范圍內(nèi)精確地控制可在原子尺度范圍內(nèi)精確地控制外延層的厚度、異質(zhì)結(jié)界面的平外延層的厚度、異質(zhì)結(jié)界面的平整度和摻雜分布，目前已發(fā)展到整度和摻雜分布，目前已發(fā)展到能一個(gè)原子層接一個(gè)原子層精確能一個(gè)原子層接一個(gè)原子層精確地控制生長的水平。