Большая техническая энциклопедия
2 3 6
A N P Q R S U
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ГА ГЕ ГИ ГЛ ГН ГО ГР ГУ

Газотранспортная реакция

 
Газотранспортные реакции осуществляют методами запаянной амплитуды и открытой трубы. Для выращивания эпитаксиальных слоев кремния наиболее широко применяют метод открытой трубы. Этот метод позволяет контролировать и регулировать рост пленки, облегчает процесс легирования эпитаксиальных пленок и обеспечивает хорошую воспроизводимость результатов. При получении кремниевыех эпитаксиальных пленок путем восстановления тетра-хлоридов кремния над кремниевыми подложками, помещенными в реактор, пропускают поток водорода, содержащий пары тетра-хлорида кремния.
Методы газотранспортных реакций получили широкое применение также для кристаллизации веществ, монокристальные пленки которых трудно получить иными методами.
При проведении газотранспортной реакции в закрытой системе скорость массопереноса часто лимитируется не скоростью гетерогенных реакций, а определяется скоростью перемещения парогазовой фазы между зонами. Поскольку по закону Паузениля скорость газовых потоков пропорциональна четвертой степени диаметра трубы, на практике целесообразно использовать ампулы возможно больших диаметров. В проточных системах скорость массопереноса регулируется скоростью потока транспортера, что дает возможность увеличить скорость транспорта. Помимо этого, в методе протока легко вводятся в систему легирующие примеси ( для получения определенного типа проводимости и заданных физических свойств), а также избыток одного из компонентов системы.
В методе газотранспортных реакций применяются более низкие температуры, чем в металлургических процессах. Это уменьшает возможность взаимодействия с деталями аппаратуры, повышает чистоту продукта и облегчает выбор материалов. Этот шо-соб наиболее приемлем для получения материала в виде низкотемпературной модификации.
В методе газотранспортных реакций применяются более низкие температуры, чем в металлургических процессах. Это уменьшает возможность взаимодействия с деталями аппаратуры, повышает чистоту продукта и облегчает выбор материалов контейнера. Этот по соб наиболее приемлем для получения материала в виде низкотемпературной модификации.
Данные о получении методом газотранспортных реакций тройных соединений, содержащих кислород или теллур, в литературе отсутствуют. Имеется сообщение [51] о получении на поверхности сапфира слоя шпинели MgAl2O4 в атмосфере водорода и в присутствии паров MgO при 1500 - 1900 С.
Таким образом, вопросы применимости газотранспортных реакций для выращивания кристаллов многих тройных соединений в настоящее время еще не выяснены и подлежат изучению. Однако перспективность их применения для получения кристаллов сложных составов несомненна.
Небольшие монокристаллы двуокиси олова получены газотранспортной реакцией с водяным паром.
Монокристаллы этих соединений были выращены методом газотранспортных реакций в двухзонной печи, где использовалось линейное падение темпе-ратуры по всей длине ампулы либо сохранялись различные средние градиенты между температурными плато ( на температурных кривых) в зонах сублимации и роста.
Было установлено, что при помощи газотранспортных реакций можно получать легированные кристаллы.
Методы выращивания тройных арсенидов и антимонидов при помощи газотранспортных реакций в литературе не описаны. Наши опыты, поставленные для выяснения возможности выращивания кристаллов CdSnAs2) а также некоторых тройных антимонидов с помощью различных транспортеров пока не дали положительных результатов.
Эпитаксиальное наращивание пленок арсенида индия осуществляется при помощи газотранспортных реакций. В качестве транспортных реагентов чаще других применяются галогены - хлор и иод.
Одним из способов получения ферритовых пленок является метод химических газотранспортных реакций. Подложка при этом располагается на расстоянии 0 3 - 0 4 мм над поверхностью источника, которым является тонкая пластина из феррита 2ВТ, изготовленная по обычной технологии. В течение нескольких минут реакции при 1300 С на поверхности подложки образуется ферритовая пленка. При снижении температуры до 1100 С рост пленки происходит в направлении [111], которое является осью легчайшего намагничивания. Быстродействие пленок почти не меняется при увеличении толщины пленки до 200 мкм.
Получают непосредственным взаимодействием простых веществ, а также газотранспортной реакцией. Температура плавления 1100 - ISCXFC; окисляются при температуре выше 1273 К, химически устойчивы. Моносилицид марганца легко разлагается галогенами. Кислород и пары НУЭ начинают разлагать его при 1000 С.
Эпитаксиальные п - слои арсенида галлия были получены методом газотранспортных реакций в проточной системе с использованием в качестве исходных веществ треххлористого мышьяка и металлического галлия. Основанием для выбора системы АзС13 - Ga - Н2 послужило то обстоятельство, что эти вещества могут быть получены высокой степени чистоты.

Одним из важнейших этапов исследования процессов роста с помощью газотранспортных реакций является изучение процесса переноса вещества.
Одним из приемлемых способов получения таких соединений является кристаллизация с помощью газотранспортных реакций.
Установлено, что применение избытка мышьяка в процессе выращивания монокристаллов методом газотранспортных реакций приводит к некоторому понижению концентрации дырок в сплавах, при этом в несколько раз возрастает подвижность носителей заряда.
Как указывается в работе [41], в случае нитридов ( бинарных) газотранспортные реакции протекают очень медленно, что обусловлено высокой стабильностью молекул азота и малыми скоростями гетерогенной реакции. В этом случае скорость переноса определяется лишь скоростью упомянутой выше реакции, а рост кристаллов происходит очень медленно.
Кроме работ, рассмотренных в монографии [14] и частично посвященных применению метода газотранспортных реакций для получения монокристаллов и монокристальных пленок разнообразных соединений, в последние годы появилось много публикаций с более или менее удачными попытками количественной оценки переноса в различных системах. В настоящее время это направление усиленно развивается.
Правильно подобранная скорость переноса имеет очень большое значение при выращивании кристаллов методом газотранспортных реакций. В случае слишком высокой скорости переноса в зоне кристаллизации пересыщение достигает такой величины, что начнут возникать новые зародыши и будет образовываться поликристаллический слиток. Слишком низкие скорости переноса отрицательно сказываются на размерах кристаллов, значительно увеличивая продолжительность опыта.
Схема установки для вертикальной зонной плавки разлагающихся соединений. Разработаны методы получения эпитаксиальных слоев и тонких пленок арсенида галлия с использованием газотранспортных реакций.
Впервые в СССР применила ( 1959) для синтеза тугоплавких соединений метод химических газотранспортных реакций и синтезировала на его основе ( совместно с Б. П. Соболевым) монокристаллы силикатов бериллия, цинка, алюминия, марганца. Проводит исследования по химии полупроводниковых материалов - халькогени-дов II, IV и V групп периодической системы элементов.
В последнее время находит все возрастающее применение для выращивания монокристаллов различных соединений метод газотранспортных реакций. Представляя собой одну из разновидностей методов выращивания кристаллов из газовой фазы, газотранспортные реакции обладают тем преимуществом, что могут протекать при сравнительно низких температурах. Это обстоятельство весьма ценно при получении монокристаллов тугоплавких полупроводников. Кроме того, газотранспортные реакции являются перспективными для выращивания кристаллов веществ, плавящихся инконгруэнтно, так как рост кристаллов может происходить в этом случае при температурах, значительно более низких, чем температура плавления соединения.
Так, при замене вертикального расположения реактора для роста эпитаксиальных слоев кремния методами газотранспортных реакций на горизонтальное, равно как и при изменении размеров такого реактора, меняются ( и весьма значительно) все технологические параметры процесса. Это связано с характером движения газовых потоков в системе. Аналогичная картина наблюдается и при замене, например, резистивного нагрева кассет с подложками на разогрев их токами высокой частоты. Ответить на возникающие при этом вопросы можно только с помощью специальных экспериментов, которые необходимо проводить на каждом этапе масштабирования и при каждом, даже кажущемся очевидным и разумным изменении конструкции технологического оборудования.
Для получения гомогенных монокристаллических образцов указанных твердых растворов различного состава был применен метод газотранспортных реакций в закрытой системе в кварцевых ампулах.
Характер масштабной за - б, KZC / IMZ висимости прочности при 20 С от диаметра НК Si. НК кремния выращивались мето - О в 12 / 8 2ч за дом химических газотранспортных реакций. Исследование механических свойств НК кремния осуществлялось деформированием на растяжение при непрерывной автоматической записи диаграмм растяжения на специально сконструированной установке, позволяющей проводить исследования при температуре от 20 до 800 С в атмосфере азота.
Схематичное изображение процесса получения сплавного р-л-пере.
Атомы кремния и германия выделяются из тетрахлоридов под действием водорода в потоке газов ( газотранспортные реакции) и обычно осаждаются эпитаксиально на горячих подложках. Легирующие примеси вводят, добавляя летучие вещества в тетрахлорид или в систему газообразных веществ в виде отдельного потока, регулируемого игольчатыми вентилями.
Атомы кремния и германия выделяются из тетрахло-ридов под действием водорода в потоке газов ( газотранспортные реакции) и обычно осаждаются эпитаксиально на горячих подложках. Легирующие примеси вводят, добавляя летучие вещества в тетрахлорид или в систему газообразных веществ в виде отдельного потока, регулируемого игольчатыми вентилями. Этим методом выращивают многослойные монокристаллические пленки с контролируемым содержанием и распределением примесей в слоях. Метод требует очень высокой чистоты и точности обработки поверхности полупроводника, являющегося подложкой.
Этот метод перспективен для определения следов галогенидов в сложных полупроводниковых сплавах, полученных методом газотранспортных реакций.
Другие примеры рассмотрены при изучении выращивания легированных кристаллов и при обсуждении вопросов, определяющих кинетику газотранспортных реакций ( гл.
Методом иодидного рафинирования можно получить гафний высокой чистоты и пластичности, так как образующийся при газотранспортных реакциях металл не контактирует со стенками реактора или с инородными газами. Качество металла обеспечивается правильным выбором конструкционных материалов, хорошей герметизацией установки, высоким вакуумом и качеством шихты.
Изучение макрокипетики, и в частности конвективного массо-переноса в газовой фазе при травлении и выращивании монокристаллов методом газотранспортных реакций, представляет непосредственный интерес для технологии получения эпитаксиальных слоев и твердых схем микроэлектроники. Известно, например, что перевод всего процесса в диффузионный режим способствует получению более совершенной структуры пленок и равномерному распределению в них примесей.
Процесс кристаллизации соединения AHI BV из расплава не-стехиометрического состава перемещением лодочки вдоль неподвижного температурного градиента.| Процесс кристаллизации соединения Аш BV из расплава несте-хиометрического состава изменением положения температурного градиента при неподвижной лодочке. Монокристаллы различных морфологических форм, эпитаксиаль-ные слои и тонкие пленки фосфида галлия получаются в зависимости от условий проведения газотранспортных реакций. Реагентами-транспортерами для фосфида галлия могут быть С12, I2, HC1, Н2О, хлориды некоторых металлов.
Наибольшее значение Voc было получено в [ Yoshikawa, Sakai, 1977 ], где элементы изготовляли методом газотранспортной реакции в замкнутой системе.
Спектральные характеристики относительной энергии излучения W. / Wm люминофоров на основе сульфида и селенида цинка с различным, содержанием сульфида цинка. / - 100 %. 2 - 61 %. 3 - 20 %. 4 - 0 %. В качестве плавня введено 2 % NaCl, в качестве активатора. 0 005 % Agj прокаливание проведено при 780 С в течение 1 ч. Монокристаллы CdS могут быть получены выращиванием из его расплава под давлением, сублимацией CdS, осаждением из парообразной фазы в результате газотранспортной реакции паров кадмия с H2S, синтезом из Cd и S в газовой фазе при температуре 900 С.
В работе Ревалда и Харбека [582] приведены результаты исследования электропроводности, коэффициента Холла и подвижности носителей в монокристаллах In2S3, полученных методом газотранспортных реакций.
Что-касается тройных нитридов, фосфидов, арсенидов и анти-монидов, то в литературе также почти полностью отсутствуют сведения о получении их при помощи газотранспортных реакций.
Пленки соединений II-IV групп осаждают [114] с использованием химической реакции между парами металла и гидридами элементов VI группы, при этом в процессе газотранспортной реакции пары соединений II-VI групп переносятся с помощью НС1 или НВг, а гидриды элементов VI группы взаимодействуют с металлорганическими соединениями, содержащими диэтиловые или диметиловые группы.
Для получения монокристаллических пленок кремния на подложке из сапфира ( - модификация А12О3), имеющего почти такие же, как у кремния, параметры кристаллической решетки, используют метод вакуумного осаждения в высоком вакууме ( 10 - 9 мм рт. ст.) или метод газотранспортных реакций. Низкое давление ( 10 - 9 мм рт. ст.) при вакуумном осаждении необходимо для того, чтобы не происходило окисление кремния в процессе испарения.

Чтобы происходил газотранспортный процесс, необходимо условия термодинамического равновесия в различных частях реакционной системы изменить. Реже газотранспортные реакции проводят в изотермических условиях, создавая перепад давления.
Метод газотранспортных реакций относится к числу химических. Этот метод служит не только способом получения, но может также использоваться для глубокой очистки, выращивания монокристаллов, пленок и эпитак-сиальных слоев, К достоинствам метода относятся простота аппаратурного оформления; возможность управления составом растущего кристалла; менее жесткие требования, предъявляемые к конструкционным материалам.
Метод газотранспортных реакций относится к числу химических. Этот метод служит не. К достоинствам метода относятся простота аппаратурного оформления; возможность управления составом растущего кристалла; менее жесткие требования, предъявляемые к конструкционным материалам.
Скорость массопереноса может быть ограничена либо диффузионными и конвекционными процессами, либо скоростью гетерогенных реакций, протекающих в зоне источника и в зоне кристаллизации. В большинстве исследованных газотранспортных реакций скорость массопереноса лимитируется процессами перемещения газа между зонами реакций.
Перенос вещества при газотранспортных реакциях осуществляется при наличии градиента концентрации между зонами, который создается разностью температур или давлений.
Процессы сублимации и десублимации часто сочетаются с химическими процессами. При этом особенно часто используются так называемые газотранспортные реакции. Эти комбинированные процессы будут рассмотрены ниже ( см. разд.
Использование химических транспортных реакций для наращивания монокристальных пленок соединений AniBv получило широкое применение по той причине, что почти все другие способы их выращивания сопряжены с большими трудностями вследствие тугоплавкости этих соединений, химической активности составляющих их элементов и самого расплава, а также высокого равновесного давления паров элементов пятой группы. Все эти трудности можно преодолеть, сочетая газотранспортные реакции переноса и эпитаксиальную кристаллизацию. В этом случае соединения кристаллизуются при температурах заметно ниже точки плавления, позволяя избежать избирательного реиспаре-ния компонентов.
Эпитаксиальное наращивание осуществляется многими технологическими методами. Для наращивания кремния на кремниевую полупроводниковую подложку обычно используются газотранспортные реакции. Восстановление кремния производится из тетрахлорида кремния ( SiCU) при температуре 1200 - 1300 С.
В последнее время находит все возрастающее применение для выращивания монокристаллов различных соединений метод газотранспортных реакций. Представляя собой одну из разновидностей методов выращивания кристаллов из газовой фазы, газотранспортные реакции обладают тем преимуществом, что могут протекать при сравнительно низких температурах. Это обстоятельство весьма ценно при получении монокристаллов тугоплавких полупроводников. Кроме того, газотранспортные реакции являются перспективными для выращивания кристаллов веществ, плавящихся инконгруэнтно, так как рост кристаллов может происходить в этом случае при температурах, значительно более низких, чем температура плавления соединения.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

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