Большая техническая энциклопедия
0 1 3 5 8
D N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ТА ТВ ТЕ ТИ ТК ТЛ ТМ ТО ТР ТУ ТЩ ТЯ

Тангенциальный рост

 
Тангенциальный рост на поверхности пинакоида наблюдается лишь при наличии в кристалле ростовых дислокаций с винтовой компонентой вектора Бюргерса.
Если продолжительность тангенциального роста центра новой фазы до размеров грани кристалла значительно меньше или порядка времени ожидания появления центра, то для больших значений параметра Р кинетика фазового превращения типа жидкость ( газ) - кристалл описывается однослойной моделью превращения. В противном случае процесс лучше описывается двухслойной моделью.
А так как тангенциальный рост в ( 112) направлении ( которое является сочетанием двух направлений НСГ) при отсутствии зародышей на грани ( 111) не влияет на вертикальную скорость роста, то последняя зависит главным образом от числа зародышей. При выращивании в условиях высоких температур скорость образования трехмерных зародышей чрезвычайно мала, соответственно мала и скорость вертикального роста на грани 111, хотя скорость тангенциального разрастания, напротив, очень большая. Следовательно, при наличии большого числа зародышей и большой скорости тангенциального разрастания, что может быть достигнуто пульсацией температуры роста, возможно достижение более быстрого роста эпитаксиального слоя.
Решение задачи Стефана для тангенциального роста возможно только в автомодельном [99] и квазистационарном [100] случаях в одномерном приближении. На основе анализа квазистационарного решения процесса направленной кристаллизации была определена критическая скорость роста V m, выше которой монокристаллическое состояние переходит в поликристаллическое, поскольку возникает слишком высокое переохлаждение расплава.
Скорость роста по нормали при прочих равных условиях больше скорости тангенциального роста, поэтому рост выпуклых частей кристалла, достигших более горячих слоев жидкости, приостанавливается, пока кристалл приобретает необходимый диаметр в результате тангенциального роста.
Примеси с большими атомными радиусами создают в кристаллической решетке кремния значительные упругие деформации, которые способствуют образованию двумерных зародышей, разрастание которых приводит к тангенциальному росту ступени на поверхности кристалла.
Распределение температуры на фронте кристаллизации определяется, с одной стороны, неодинаковым нагревом жидкости и кристалла, а с другой - это распределение усложняется, если происходит встречный тангенциальный рост зародышей. В вогнутых к жидкости участках фронта скапливается теплота кристаллизации и эти места обычно сильно перегреваются. Естественно, что центральная часть выпуклой поверхности ( рис. 26, а) также может перегреваться.
Скорость роста по нормали при прочих равных условиях больше скорости тангенциального роста, поэтому рост выпуклых частей кристалла, достигших более горячих слоев жидкости, приостанавливается, пока кристалл приобретает необходимый диаметр в результате тангенциального роста.
Схема для анализа формы монокристалла. Примем следующие обозначения: Of и OR - тепловая ось системы и кристаллографическая ось; О - ось выращивания и вращения монокристалла; д Т1 и д Т2 - переохлаждение, необходимое для образования зародыша в случае роста бездислокационного монокристалла и монокристалла с дислокациями; дТ - переохлаждение, необходимое для тангенциального роста слоя.
От - тепловая ось системы; Ов - ось выращивания и вращения монокристалла; Ок - кристаллографическая ось; ДГ1 - переохлаждение, необходимое для образования зародыша в случае роста бездислокационного монокристалла; ДГа - переохлаждение, необходимое для образования зародыша в случае роста монокристалла с дислокациями; ДГз - переохлаждение, необходимое для тангенциального роста слоя.
При уменьшении критического зародыша ( сг-0), что формально соответствует переходу к нормальному механизму роста ( тн - 0), теряет смысл понятие нестационарности процесса зарождения центров новой фазы. Если возникает необходимость учета тангенциального роста кристаллов, то расчеты значительно усложняются, так как формула (3.13) может применяться для этих целей только условно - используемое выражение для Zl ( х, т) получено для начальных стадий процесса.
Возникающие на дислокационных холмиках или двумерных зародышах элементарные слои роста при продвижении вдоль грани консолидируются в многоатомные. Это является результатом различия скорости тангенциального роста тонких и толстых слоев кристалла. При продвижении небольшой ступеньки выделяется меньше теплоты кристаллизации и меньше накапливается примесей, чем около крупных ступенек. Большая скорость роста тонкого слоя объясняется и тем, что для его перемещения нужно меньше атомов, адсорбированных на плато перед ступенькой и поступающих к ней путем поверхностной миграции. Все это приводит к тому, что мелкие ступеньки растут быстрее и, догоняя более крупные, группируются в уступы многоатомной толщины, легко выявляемые под микроскопом. На поверхности цементита, извлекаемого из раковин, виден ступенчатый рельеф, аналогичный наблюдаемому на поверхности декантированных монокристаллов. Это сходство объясняется ступенчатым понижением уровня жидкости в усадочной раковине, приводящим к естественному декантированию.
Спирали простые ( а и двойные ( б. Если новые слои образуются раньше, чем нижележащие слои достигнут ребра грани или края кристалла, то может образоваться полимолекуляр-ный слой, толщина которого будет увеличиваться. По мере увеличения толщины слоя Скорость тангенциального роста уменьшается.

Как показали эксперименты, наклон боковых поверхностей холмиков увеличивается с уменьшением отношения In / As в газовой фазе. Это можно объяснить тем, что при соотношении In / Asl избыточный мышьяк адсорбируется растущим слоем и отравляет изломы на ступеньках, мешая тем самым тангенциальному росту. А так как дефекты упаковки и микродвойниковые ламели являются местами преимущественного за-родышеобразования, над указанными дефектами растет холмик.
По поводу первого результата необходимо заметить, что скорость роста оказывается пропорциональной доставке реагирующей газовой смеси. Таким образом, можно предположить, что рост не лимитируется пересыщением. Можно было бы также учитывать влияние на рост других возможных при росте факторов, таких как адсорбция, растворение молекул кристаллической поверхности, различие устойчивости кристаллографических направлений в построении решетки, однако они не позволяют простым образом объяснить разницу в энергиях активации вертикального и тангенциального роста. В то же время процесс роста на поверхности, близкой к 111, может существенно осложняться вкладом в скорость роста многих ориентационных составляющих. Но оказывается, что рассмотрение второго интересного результата ( если совпадение величин энергий активации не случайно, а связано с тем фактом, что оба процесса лимитируются скоростью миграции) делает картину достаточно ясной. Можно думать, что разница между энергией активации скорости роста в направлении ( 112) и таковой для поверхностей, близких к 111, обусловлена различием энергий активации встраивания в устойчивые места из-за различия последних. В величину энергии активации, разумеется, может в качестве составляющей входить также и энергия активации химических реакций. Однако тот факт [8], что облучение светом диффузионных образцов ускоряет рост кристалла только в местах облучения, можно интерпретировать лишь как активирование либо адсорбции растворенного материала, либо миграции адсорбированного вещества. Наряду с этим полное отличие явлений роста в процессах восстановления SiCU и диссоциации S1H4 также заставляет предположить, что другие причины, обусловливающие это отличие, практически маловероятны. Авторы предполагают сделать детальное сообщение на эту тему в дальнейшем.
Процессы образования и роста зародышей окислов легче изучать при небольших скоростях окисления. При окислении меди в области температур 400 - 600 С и давлениях 0 3 - 1 5 - 10 - 2 мм рт. ст. было установлено [27], что - число зародышей растет с уменьшением температуры и с увеличением давления. Скорость тангенциального роста зародышей не зависит от температуры в интервале 450 - 600 С и пропорциональна давлению. Следовательно, при заданных температуре и давлении скорость роста постоянна. Установлено, что при данных экспериментальных условиях все зародыши появляются за очень короткий промежуток времени и их число остается постоянным при последующем росте. Это означает, что каждый зародыш окружен некоторой зоной влияния, в которой новые зародыши образуются с трудом.
В главе III рассмотрена теория зарождения и роста центров I4 новой фазы в изотермических условиях, а также дан анализ влия - - / ния эффектов нестационарное и неизотермичности процесса. Приводятся численные решения задачи для различных) значений ее параметров и при краевых условиях, налагаемых на саму функцию распределения и на поток в пространстве размеров. Показывается, что период нестационарности процесса зависит от вида краевых условий. С помощью полученных решений рассмотрен слоистый рост кристаллов, осуществляемый путем формирования двумерных зародышей. Указывается способ учета конечной скорости тангенциального роста слоя на поверхности растущего кристалла. Приводятся результаты численного решения соответствующих уравнений. Кроме численного интегрирования основное кинетическое уравнение в его простейшем варианте может быть решено путем аналитических расчетов. Приводится специально разработанный аналитический метод решения основного кинетического уравнения и выводится формула для оценки периода нестационарности процесса.
Многообразие явлений захвата примеси неразделимыми твердыми фазами в значительной мере определяется морфологическими особенностями выделяющихся фаз. Если новая твердая фаза выделяется на поверхности матрицы, то можно ожидать появления частиц этой фазы на отдельных участках поверхности матрицы или формирования пленки, покрывающей всю поверхность [ 30, с. При этом выделяющаяся твердая фаза может быть аморфной или кристаллической. Если частицы новой фазы являются кристаллами, то они могут быть ориентированы относительно матрицы ( и тогда говорят об эпитаксии) и не ориентированы. Морфология новой фазы зависит от соотношения скоростей образования центров выделения новой фазы на поверхности матрицы и их разрастания тангенциально и по нормали к поверхности. При малой скорости образования центров и медленном тангенциальном, но быстром нормальном их росте на поверхности матрицы появляются отдельные удлиненные частицы новой фазы. При малой скорости образования центров, медленном росте по нормали, но быстром тангенциальном росте получается хорошо сформированная пленка. При промежуточных значениях скоростей нормального и тангенциального разрастания центров образуются выросты, которые затем срастаются, формируя пленку арочного типа. Наконец, при большой скорости образования центров и малых скоростях нормального и тангенциального роста формируется рыхлая пленка.
Многообразие явлений захвата примеси неразделимыми твердыми фазами в значительной мере определяется морфологическими особенностями выделяющихся фаз. Если новая твердая фаза выделяется на поверхности матрицы, то можно ожидать появления частиц этой фазы на отдельных участках поверхности матрицы или формирования пленки, покрывающей всю поверхность [ 30, с. При этом выделяющаяся твердая фаза может быть аморфной или кристаллической. Если частицы новой фазы являются кристаллами, то они могут быть ориентированы относительно матрицы ( и тогда говорят об эпитаксии) и не ориентированы. Морфология новой фазы зависит от соотношения скоростей образования центров выделения новой фазы на поверхности матрицы и их разрастания тангенциально и по нормали к поверхности. При малой скорости образования центров и медленном тангенциальном, но быстром нормальном их росте на поверхности матрицы появляются отдельные удлиненные частицы новой фазы. При малой скорости образования центров, медленном росте по нормали, но быстром тангенциальном росте получается хорошо сформированная пленка. При промежуточных значениях скоростей нормального и тангенциального разрастания центров образуются выросты, которые затем срастаются, формируя пленку арочного типа. Наконец, при большой скорости образования центров и малых скоростях нормального и тангенциального роста формируется рыхлая пленка.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11