收藏词条 编辑词条 布里支曼法单晶生长
布里支曼法单晶生长 (crystals growth by Bridgman metthod)
半导体晶体生长的主要方法之一。1925年美国的布里支曼(Bridgman)发明了这种生长单晶的方法,称为布里支曼法。经完善后用来生长Ⅱ一Ⅵ族化合物晶体和砷化镓单晶,已成为生产砷化镓单晶的主要方法。
布里支曼法实际是定向结晶法,即在特定温度场的条件下,使材料保持全熔状态,从熔体的一端到另一端缓慢降温而结晶。布里支曼法用以下几种方式来完成单晶生长:(1)盛晶体的容器不动,而整个加热炉移动,这样靠结晶部位的温度移动而生成单晶。(2)加热炉不动,而盛晶体的容器移动,使熔体缓慢地经过特定的温度梯度部位而生成单晶。(3)加热炉与盛晶体容器均不移动,而采用降温的方法使温度场变化而生长成单晶,此种方法称为梯度凝固法。
水平布里支曼法(HB) HB法主要用来生长砷化镓单晶,亦用来生长砷化铟、锑化铟及锑化镓等单晶。HB炉分为两温区炉(2T-HB)、三温区炉(3T-HB)和梯度凝固炉(HGF)。
2T-HB炉是HB法生长砷化镓单晶典型的方法。而3T-HB是生长砷化镓单晶较为理想的方法,在高低温之间增加了一段中温区,这样生长界面附近的温度梯度小,有利于单晶生长又能改善晶体的完整性。研究结果表明,中温区的存在能抑制镓和石英的反应,减少硅的污染。
HB炉要求稳定的温度控制,现已发展到带有程序的温控系统,并由计算机来控制若干台HB炉。
HB法设备简单,可用来生长各种规格的砷化镓单晶。单晶的完整性好,晶片的形状一般为D形,可加工成所需要的矩形和圆形。已能生产φ50mm、φ76mm的标准圆片,并已研制出φ100mm的晶片。
垂直布里支曼法(VB) VB法一般用来生长Ⅱ一Ⅵ族化合物半导体,如(CdSe、CdTe等,其生长速度很慢。对于ZnS、ZnSe、CdS和ZnTe等晶体,由于它们的饱和蒸汽压很高,难以用此种方法来完成。又发展了高压布里支曼法来制备这类晶体。
近年来的发展认为:VB法(包括垂直梯度凝固法VGF)是很有前途的生长GaAs单晶的一种方法。它具有水平法和液封直拉法的优点,可直接生长出完整性好的圆形GaAs单晶。VB法用于GaAs的研究已有十多年的历史,取得较大进展。已生长出φ50mm、φ76mm、φ100mm的半绝缘及掺硅n型、掺锌p型的GaAs单晶,其性能优良。垂直法有可能取代水平法和液封直拉法来生产GaAs单晶。