Спосіб одержання монокристалів арсеніду галію

Спосіб одержання монокристалів арсеніду галію, який включає розплавлення полікристалічного матеріалу під шаром герметизуючого флюсу, що містить вологу, в а тмосфері високочистого інертного газу та витягування монокристалу з розплаву на затравку, який відрізняється тим, що перед витягуванням монокристалу з розплаву здійснюють вертикальну спрямовану кристалізацію розплаву у напрямку до флюсу із швидкістю 0,008...0,3 мм/хв з одночасним обертанням тигля з розплавом із швидкістю 5...15об/хв. (19) (21) 2003076607 (22) 15.07.2003 (24) 15.03.2007 (46) 15.03.2007, Бюл. № 3, 2007 р. (72) Ковтун Генадій Прокопович, Щербань Олексій Петрович, Ніколаєнко Юрій Єгорович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР "ХАРКІВСЬКИЙ ФІЗИКО-ТЕХН ІЧНИЙ ІНСТИТУТ" (56) SU 1809847, A3, 15.04.93 SU 970906, A1, 15.06.91 RU 2054495, C1, 20.02.96 US 4483735, A, 20.11.84 3 64602 4 сеніду галію, обраний як прототип (патент РФ очищенню. При швидкості обертання більш №1809847; С30В15/00, 29/40, 1993) [2]. Спосіб 15об./хв. виникають нестабільності, спричинені включає розславлення первинного завантаження силами Коріоліса, які збільшуються. полікристалічного матеріалу під шаром герметиПри швидкостях спрямованої кристалізації зуючого флюсу, що містить вологу, в а тмосфері більш 0,3мм/хв. ефективний коефіцієнт розподілу високочистого інертного газу та витягування мононаближається до одиниці і, отже, розподіл домішок кристалу з розплаву на затравку. При цьому витяміж твердою та рідинною фазами у цьому випадку гування монокристалу арсеніду галію ведуть після будуть незначним. додаткового очищення на стадії синтезу криштаПри швидкостях спрямованої кристалізації левого матеріалу із витримкою у перегрітому до менш 0,008мм/хв. чистота одержуваних монокрис(1250…1270)°С стані 10...15хв. та охолодженням талів не підвищувалась через збільшення часу до (1100...1150)°С із швидкістю 300...320град./хв. контактування розплаву арсеніду галію з матеріаВнаслідок такої обробки окисли, які утворюються лом тигля, а також можливої появи у розплаві дочерез взаємодію вологи, яка міститься у флюсі, та мішок із оснащення ростової установки та теплодомішок (у тому числі й тугоплавких), розчинених у вого вузла. розплаві, екстрагуються з розплаву арсеніду галію При швидкостях спрямованої кристалізації до флюсу. менш 0,3мм/хв. е фективний коефіцієнт розподілу Така обробка дозволяє зменшити сумарний наближається до одиниці і, отже, розподіл домішок вміст домішок і збільшити рухливість носіїв заряду. між твердою та рідинною фазами у цьому випадку Проте об'ємна кристалізація, яку проводять у будуть незначним. відомому [2] способі не забезпечує повного видаДля здійснення пропонованого способу виколяння з розплаву домішок та їх окислів тому, що ристовували стандартну схему пристрою вирощувідбувається спонтанна кристалізація у всіляких вання напівпровідникових монокристалів за метонапрямках. Отже, розподіл домішок відбувається дом Чохральського з рідинною герметизацією не тільки до рідинного флюсу, а й до об'єму рідинрозплаву. ного розплаву. Спосіб здійснювали так. До тигля з нітриду боВ основу винаходу поставлено завдання створу завантажували арсенід галія поперед синтезорити такий спосіб отримання монокристалів арсеваний з високочистих первинних галію чистотою ніду галію, який у порівнянні зі способом, обраним 6N та миш'яку марки ОСЧ 17-4. Маса завантаженяк прототип, дозволяв би підвищити чистоту мононя складала 1,2кг. У тиглі розміщували також окис кристалів арсеніду галію, а, отже, підвищити їх бору (В2О 3) у кількості 0,25кг із вмістом вологи електрофізичні параметри. 0,5...1,0мас.%. Тигель із таким завантаженням Поставлене завдання вирішується у способі розміщували у тепловому вузлі установки вирощуотримання монокристалів арсеніду галію, який вання монокристалів. Камеру установки відкачувключає розплавлення первинного завантаження вали до тиску не більш 0,6×Па. Після продування полікристалічного матеріалу під шаром герметикамери високочистим аргоном у ростовій камері зуючого флюсу, що містить вологу, в а тмосфері створювали тиск 10кПа. Розплавлене завантаженвисокочистого інертного газу та витягування мононя витримували на протязі 30хв. при одночасному кристалу з розплаву на затравку. Згідно з винахообертанні штока тигля із швидкістю 10об./хв. Потім дом перед витягуванням монокристалу з розплаву вмикали механізм переміщення штока тигля униз здійснюють вертикальну спрямовану кристалізаіз швидкістю 0,1мм/хв. При заданій швидкості верцію розплаву у напрямку до флюсу із швидкістю тикальної спрямованої кристалізації чистота арсе0,008...0,3мм/хв. з одночасним обертанням тигля з ніду галію не зменшувалась. Витягування здійснюрозплавом із швидкістю 5...15об./хв. вали на величину висоти розплаву у тиглі. Відомо, що механізм очищення при спрямоваУстановка має точне регулювання та індикацію ній кристалізації побудований в основному на різшвидкостей обертання і переміщення нижнього та ниці розчинності домішок у твердій та рідинній верхнього штоків. фазах. Елементарні домішки та створювані при Після завершення процесу вертикальної взаємодії із флюсом, що містить вологу, (наприспрямованої кристалізації тигель піднімали до пеклад оксидом бору) їх окисли, що мають коефіцірвинного стану, кристал розплавляли ті витримуєнт розподілу К5000см 2×B-1×с-1, інтервалі швидкостей 0,005...0,5мм/хв. та оберскладала 60...70%. У таблиці наведені відомості про чистоту та танні штоку тигля із швидкістю 10об./хв. у порівнянні із способом описаним у [2]. рухливість носіїв заряду монокристалів арсеніду галію, отриманих пропонованим способом після Таблиця Шв идкість кристалізації, мм/хв .Сумарний вміст домішок, см -3 Рухлив ість заряду, см 2/В×с 4598 1,20×1015 Монокристали арсеніду галію [2] 4596 1,25×1015 >1,0×1015 0,005 4850 0,008