1
УДК 519.63
Способ выращивания кристаллов
в условиях управляемого градиента температуры
в расплаве
© В.С. Сидоров
1
, В.И. Стрелов
1
, И.Ж. Безбах
2
,
О.В. Крицкий
2
, И.Н. Радченко
2
1
ФИК им. А.В. Шубникова РАН НИЦ «Космическое материаловедение»,
Калуга, 248640, Россия
2
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калуга, 248000, Россия
Разработан способ выращивания кристаллов для метода направленной кристаллиза-
ции с помощью перемещения осевого температурного поля без перемещения образца
или нагревателя. Управление осевым тепловым потоком, обеспечивающим поддержа-
ние постоянной скорости кристаллизации, осуществляется с помощью двух нагрева-
телей по данным расположенных на оси термопар над и под кристаллом. Управление
всеми параметрами процесса кристаллизации в режиме реального времени осуществ-
ляется с помощью разработанного универсального компьютерного интерфейса. Ин-
терфейс отображает температуру на нагревателях и образце, скорость ее изменения
на всех этапах процесса роста, управляющие коэффициенты, амплитуду, частоту и
спектр дискретного преобразования Фурье подводимых механических возмущений
(ускорений), угол отклонения оси роста кристалла от направления вектора гравита-
ции. Установка позволяет проводить эксперименты по физическому моделированию
процессов тепломассопереноса при выращивании полупроводниковых кристаллов.
Ключевые слова:
кристалл, полупроводник, рост кристалла, термопара, управ-
ление.
Теоретическая часть.
В работе [1] показана принципиальная воз-
можность выращивания в космических условиях кристаллов с высокой
однородностью свойств. Однако реализовать особенности космических
условий в наземных экспериментах можно только для тщательно выве-
ренной физической модели, позволяющей выявить и изучить особенно-
сти тепломассопереноса (ТМП) в исследуемой системе, а также найти
способы управляющего воздействия на ТМП в условиях пониженной
интенсивности термогравитационной конвекции [2–4].
Проведенные нами исследования на физической модели, разра-
ботанной для условий реальных экспериментов, в которой были рас-
считаны скорости конвективного течения (интенсивности термогра-
витационной конвекции) и градиенты температуры, показали, что для
данного метода при радиальном градиенте
R
T
1..2 °C/см ско-
рость на поверхности расплава составляет
0,15 см/с, а вблизи гра-
ницы раздела фаз (при плоской изотерме фронта кристаллизации) —
0,00072 см/с. При больших значениях радиального градиента
(10…15 °C/см) скорость конвективного течения вблизи фронта кри-
сталлизации равна 0,35 см/с [5].
