VB法生长CdZnTe晶体的放肩角度优化

基于有限元法构建了CdZnTe晶体生长模型,分析了不同放肩角度下固液界面的形态演变。模拟结果表明,放肩角度变化导致了放肩区域内温度梯度分布的变化,进而改变了该区段的固液界面形态。在60°/90°/120°/150°四种放肩角度中,120°能在放肩段得到最平坦的固液界面。随着生长进行,不同角度下固液界面的形态差异逐渐减小,在主体生长中所有界面形状趋于一致。根据模型参数进一步实施了CdZnTe晶体的生长实验,结果表明,在90°/120°/150°三种放肩角度中,120°放肩时晶锭头部的单晶率更高。

冷心放肩微量提拉法大尺寸蓝宝石单晶生长过程的模拟分析

利用数值模拟方法计算了冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)蓝宝石晶体生长过程。结合晶体直径变化、裂纹出现位置与延续方向、晶体透明性等实验现象,通过与提拉法、温梯法、坩埚移动法等相对比,分析了冷心放肩微量提拉法晶体生长各阶段的工艺特点,并根据模拟计算结果对晶体生长系统和晶体生长控制工艺进行了改进。分别利用增大热交换器的散热参数、降低加热温度、改进降温曲线、调节外加轴向和径向温度梯度的方式来实现对晶体生长的引晶、放肩、等径和收尾控制。通过实验比较证明了改进后的晶体生长系统和晶体生长控制工艺能够生长出性能较好的大尺寸蓝宝石晶体。

散热参数对冷心放肩微量提拉法生长蓝宝石晶体影响的数值模拟

利用数值模拟分析的方法,研究了冷心放肩微量提拉法生长蓝宝石晶体过程中热交换器散热参数对晶体质量的影响趋势;分析了热交换器的散热参数变化对晶体生长的固液界面凸出率和晶体内温度分布、温度梯度的影响。结果表明,热交换器的对流换热系数和工作流体的温度变化对晶体生长的固液界面突出率和温度梯度具有相似的影响效果;且在晶体长到一定尺寸后,只靠加大热交换器的散热热能力,不足使晶体继续生长。

基于MIC的Cz单晶硅放肩阶段关键特征参数辨识

直拉单晶硅生长过程中放肩阶段常由于断棱的出现导致无法顺利进入等径生长。为研究影响断棱的关键特征参数,提出采用最大互信息系数法(MIC)辨识直拉单晶硅放肩阶段关键特征参数。分别采用最大互信息系数法(MIC)、层次分析法(AHP)计算特征参数与放肩断棱的相关系数,按照降序依次提取前k项直至全部特征参数作为输入参数,在逻辑斯蒂回归模型进行放肩断棱预测评估。结果表明,采用MIC提取特征参数的前13项特征作为输入参数时,模型的准确度最高;且采用MIC法在预测精度上优于AHP法。

直拉法生长锗单晶的水平放肩工艺实践

详细介绍了水平放肩工艺措施的技术特点,及其在锗单晶生产中的应用效果。并与常规的慢拉放肩工艺进行了比较。

直拉硅单晶放肩过程的有限元数值模拟与控制参数研究

放肩是直拉法生长硅单晶保持无位错生长的过程,是晶体能够顺利进入等径生长的关键。生产实践中发现,在放肩前段经常出现液流线切入晶体随之变晶的现象。本文提出了放肩前期的变晶转拉晶工艺,采用有限元数值模拟的方法计算出熔体热对流及温度分布,给出了固液界面附近熔体中的流速变化规律,解释了液流线的成因,通过仿真结果和拉晶实验结果表明该方法的有效性。

籽晶边长对SAPMAC法蓝宝石晶体放肩阶段生长质量的影响

温度场的控制是蓝宝石生长过程关键技术问题。采用有限元方法研究了冷心放肩微量提拉法蓝宝石单晶生长过程中籽晶的边长对晶体生长放肩阶段温度场内温度分布、流场分布和晶体的等效应力分布的影响。结果表明:当籽晶边长为24mm时,放肩阶段熔体的轴径向温度变化平缓,温度场内温度分布均匀,熔体的流动和晶体的热应力均适合晶体的生长。

红外锗单晶大晶埚径比水平放肩生长

红外热成像远距离侦测技术的发展 ,需要制备大直径的红外锗单晶光学材料 .减少机械及热扰动是制备大直径的红外锗单晶光学材料的必要条件 ,通过静态热场的配置和采用水平放肩 ,大晶埚径比 (0 .73～ 0 .92 )生长工艺 .最大限度发挥了现有设备能力 ,实现了红外锗晶体生长周期缩、成晶率提高。

SAPMAC法生长蓝宝石晶体的温场设计、工艺分析与控制

采用SAPMAC法,以α向为结晶取向,生长出φ240mm×210mm,重27．5kg的完整透明的蓝宝石单晶．从理论上探讨了缺陷密度及晶体开裂与温度分布、生长速率、冷却速率等晶体生长工艺参数之间的关系．设计了SAPMAC法生长大尺寸晶体的最佳温场分布、工艺控制．利用专用设备加工出大尺寸晶棒、板状窗口,并测试了标准样品的红外透过性能．

蓝宝石单晶的气孔形成研究

采用冷心放肩微量提拉法(SAPMAC法)生长的蓝宝石晶体,气孔是其主要缺陷.本文探讨了影响气孔形成的工艺因素,从晶体生长动力学角度分析了气孔形成机理.结果表明,通过优化温场、选择合适的生长速度及控制微凸固/液界面形状,可有效降低晶体中气孔的数量.

蓝宝石晶体热性能的各向异性对SAPMAC法晶体生长的影响

采用有限元法对冷心放肩微量提拉法蓝宝石晶体生长过程中晶体内的温度、应力分布进行了模拟计算,结合实验结果讨论了蓝宝石晶体热性能的各向异性对晶体生长的影响。研究结果表明,对于冷心放肩微量提拉蓝宝石晶体生长系统,较大的轴向热导率有利于提高晶体的生长速率和界面稳定性,而稍大的径向热导率则有利于保持微凸的生长界面。晶体内的热应力受径向热膨胀系数的影响显著,随着径向热膨胀系数的增大而增大,最大热应力总是出现在籽晶与新生晶体的界面区域。在实验中选a轴为结晶取向,成功生长出了直径达230mm、高质量蓝宝石晶体。

SAPMAC法生长大尺寸蓝宝石单晶工艺研究

采用冷心放肩微量提拉法（SAPMAC法）在真空条件下，选择〈1010〉方向的籽晶成功生长了尺寸为φ220×200mm的大尺寸蓝宝石晶体，生长时结晶区温度梯度为0．5—1．0℃／mm，生长速度为0．1-2mm／h．对生成晶体的透射率进行了检测，测试结果表明在2500—4000cm^-1范围内，1mm厚度蓝宝石晶片的透过率达85％以上．

加热功率波动对SAPMAC法生长蓝宝石晶体的影响

本文根据温度波在熔体介质中的传播理论,结合SAPMAC法蓝宝石晶体生长工艺特点,研究了由加热功率波动引起的温度波动对晶体生长的影响。研究表明由于氧化铝高温熔体具有较大的热扩散系数,温度波较容易传到固液界面引起界面温度起伏;界面的温度起伏会使晶体内产生气泡、空腔等缺陷。根据温度波的频率、幅值对氧化铝熔体的传递深度、衰减规律的关系,提出了提高系统热惯性、增加界面熔体包裹层厚度等抑制措施。

SAPMAC法蓝宝石单晶的生长、检测与超声震动加工

分析SAPMAC法生长大尺寸蓝宝石晶体的工艺技术,并对制备的晶体质量进行了检测与分析.研究结果表明:采用SAPMAC法生长的蓝宝石晶体结构完整,FHWM值很小,只有11arcsec;缺陷密度在102/cm2水平,纯度高于99.995%,常温下晶体在3～5μm波段红外透过率高于85%;用超声振动加工技术对大尺寸蓝宝石单晶进行加工,设计了专用金刚石磨削复合刀具,提高了加工效率.

蓝宝石热物性能对SAPMAC法晶体生长影响的模拟分析

利用数值模拟计算方法对材料热物性能对晶体生长的影响进行了计算分析,计算表明:晶体与熔体具有相同的热导率时,较小的热导率能够有效降低晶体内温度梯度和界面凸出率;晶体热导率各向异性时,较大的径向热导率,较小的轴向热导率更有利于保持微凸的生长界面;热熔、潜热对温场几乎没有影响。选α轴为结晶取向,成功生长出了直径达230mm、高质量蓝宝石晶体。

LEC法生长高质量6英寸InP单晶

制备大直径单晶是降低器件成本的重要手段之一。对于制备大尺寸半绝缘InP单晶而言,由于其需要在高温高压环境下生长,随着热场尺寸的增大,炉体中气氛以及熔体中的对流增大,因而易产生孪晶和多晶。采用液封直拉(LEC)技术,通过多温区热场优化设计,调节各段加热器功率,降低了大尺寸热场温度梯度,提高了热场的对称性和稳定性,获得了平坦的固液界面,同时采用平缓放肩工艺抑制孪晶的形成。重复生长出约9.5 kg的6英寸(1英寸=2.54 cm)InP单晶,直径6英寸以上的单晶部分长度大于67 mm。测试结果表明,单晶片位错密度小于1×104 cm-2,电阻率大于107Ω·cm。从晶体生长和测试结果可以看出,合适的温度梯度可以使固液界面比较平坦,有效降低InP晶体的位错密度,电阻率片内均匀性为8.7%。

大尺寸蓝宝石单晶的制备方法研究进展

简述了两种大尺寸蓝宝石单晶的制备方法,即泡生法和冷心放肩微量提拉法。对于泡生法制备蓝宝石晶体,主要介绍了该方法的基本原理和优缺点。对冷心放肩微量提拉法在泡生法和提拉法的基础上进行了一系列的改进,极大地缩短了晶体生长周期并提高了材料综合利用率,但冷心放肩微量提拉法也存在一些缺陷。因此,指出原有方法的改进和新方法的研究仍然是晶体研究者工作的重点。

LEC法GaSb晶体生长数值模拟研究

采用有限元模拟软件对液封直拉(LEC)法生长锑化镓晶体过程进行计算机建模。模拟分析了晶体旋转、坩埚旋转及隔热屏等因素对GaSb固-液界面形貌的影响。结果表明,晶体旋转与坩埚旋转分别具有促使凸向熔体的固-液界面曲率减小及增大的作用,且同等转速条件下,坩埚旋转对固-液界面形貌影响更大。此外,减小放肩角度、去除炉体上部的隔热屏等措施,均具有使凸向熔体的固-液界面曲率降低的作用。而使用液封剂使凸向熔体的固-液界面曲率增大。坩埚在加热器中存在某一位置,使熔体内部轴向梯度最大。炉膛内氩气流速最剧烈部位为保温罩与拉晶杆间的区域,Ar气对流导致上炉膛温度提高,并降低熔体表面温度约8℃。

一种籽晶轴温度梯度调节结构设计优化研究

蓝宝石晶体在生长的过程中,热场的温度分布是影响晶体产品质量的关键因素,尤其是籽晶部位的温度梯度,合适的籽晶轴径向温度梯度可以保证良好的晶体放肩生长。基于此,该文从机械结构角度入手对单晶炉籽晶温度梯度调节的影响进行了分析,并提出优化单晶炉结构的设计方法。根据优化后的结果,采用籽晶温度梯度调节结构进行长晶实验,实验结果显示,晶体在放肩生长的过程中,界面尖凸可控,可有效防止长晶界面翻转,晶体完整率明显提升,从85%提高到95%。