Procedo de Czochralski: Malsamoj inter versioj

[nekontrolita versio][nekontrolita versio]
Enhavo forigita Enhavo aldonita
Maksim-bot (diskuto | kontribuoj)
"ciuj"->"ĉiuj"
Maksim-bot (diskuto | kontribuoj)
"cambro"->"ĉambro" "atangas temperaturoj"->"atingas temperaturojn" "la la fandajo"->"al la faldaĵo" "roticii"->"rotacii" "difketojn"->"difektojn"
Linio 11:
==Ekipaĵo==
 
La Czochralski-a (CZ) kristal-kreskiga forno ankaŭ nomiĝas kristala tirilo. La ekipaĵo ĝenerale havas suban kaj supran akve malvarmigitajn ĉambrojn. La supra ĉambro uziĝas por malvarmigi la ingoton kaj por eligi la ingoton, dum la suba cambroĉambro uziĝas por la kreskigo de la ingoto. La suba ĉambro entenas hejtŝirmilon, hejtilon, kaj la krisolon. La krisolo subteniĝas de piedestalo kaj ŝafto kiuj rotacias kaj translokiĝas. Sub la krisolo estas kapt-ŝirmilo por kapti fandaĵon kaj ŝirmi la bazon de la ĉambro se la krisolo rompiĝas. La kernkristala tenilo pendas de ŝafto aŭ kablo kiu ankaŭ povas rotacii kaj translokiĝi.
 
La moderna tirilo ĝenerale entenas du aŭtomatajn regilojn. La unua regilo regas la [[diametro]]n de la kristalo. Ĝi mezuras la diametron de la kristalo kaj aŭ pliigas aŭ malpliigas la ingot-tiran rapidecon por atingi la ĝustan diametron. La krisol-puŝa rapideco estas frakcio de la ingot-tira rapideco. La frakcio elektiĝas por teni la nivelon de la fandaĵa surfaco ĉe la sama nivelo en la hejtilo. La dua regilo regas la temperaturon de la hejt-ŝirmilo. Ĝi mezuras la temperaturon kaj aŭ pliigas aŭ malpliigas la kurenton en la hejtilo. Estas konekto inter la du regiloj. Ĉar la temperaturo de la fandaĵo efikas la rapidecon de kreskado de la ingoto, la cela temperaturo ŝanĝas proporcie al la diferenco inter la averaĝa tira rapideco kaj la cela tira rapideco. La regiloj en la kristala tirilo povas esti tri-funkciaj elektronikaj regiloj, sed nun pli ofte ili estas [[programebla logika regilo|programeblaj logikaj regiloj]].
 
La materialoj uzitaj en la silicia CZ-a forno devas funkcii ĉe temperaturoj super 1400 C. Dum oni povas uzi ŝtalon en limigita maniero, oni plej ofte uzas grafiton, kvarcon, kaj volframon. La ĉambroj, la krisola ŝafto, kaj la kernkristala kablo aŭ ŝafto estas ŝtalo. Sed la kernkristala tenilo devas esti aŭ grafito aŭ volframo. La krisolo ne estas unu-parta pro la materialaj bezonoj. La ena surfaco devas esti pura, do ĝi fariĝas el purigita kvarco. Sed kvarco moliĝas super 1200 C. Do oni devas subteni la kvarcan krisolon kun grafita krisolo. La grafita krisolo kutime sidas sur grafita piedestalo kiu vice sidas sur akve malvarmigita ŝtala krisola ŝafto. La hejtilo ankaŭ estas grafita. Sed ĝi ofte atangasatingas temperaturojtemperaturojn super 1500 C, kaj do malrapide vaporiĝas dum operacio. La hejtŝirmilo ankaŭ fariĝas el grafito sed ne solida grafito. Oni faras ĝin el fibra, grajna, aŭ tavola grafito. La suba kaptŝirmilo fariĝas el solida grafito.
 
La konvekta fluo de fanda silicio en la kvarca krisolo erozias kvarcon kaj pliigas oksigenon en la silicia kristalo. Por halti tion ĉi, ''magneta Czochralski-a''(MCZ) forno uziĝas. Tia forno havas transversajn Helmholz-ajn bobenojn ekster la suba ĉambro. Per variado de la elektra kurento en la bobenoj, oni povas ĉesigi la konvektan fluon kaj malpliigi la nivelon de oksigeno en la ingoto. MCZ-aj fornoj estas duoble tiom multekosta kiel kutima CZ-a forno.
Linio 29:
*la ekstera muro de la krisolo varmiĝas dum la suba surfaco de la krisolo kaj la supra surfaco de la fandaĵo malvarmiĝas
*la supra surfaco inter la muro de la krisolo kaj la ingoto estas libera surfaco kaj tie la fandaĵo povas vaporiĝi kaj la fandaĵo povas akiri malpuraĵojn de la atmosfero super la fandaĵo. Se la atmosfero aŭ la malpuraĵoj en la atmosfero kemie reakcias kun la fandaĵo, la fandaĵo pli rapide vaporiĝas.
*la ena surfaco de la krisolo povas malrapide fandiĝi. Tio ĉi ankaŭ aldonas malpuraĵojn laal la fandajofaldaĵo.
*malpuraĵoj (dopantoj) ne enkorpiĝas en la ingoto ĉe la sama koncentreco kiel ili havas en la fandaĵo. Do la malpuraĵa koncentreco en la fandaĵo kaj en la ingoto ĝenerale pliiĝas dum la ingoto kreskas.
 
Linio 65:
&omega;<sub>I</sub> por regi oksigenon en silicia ingoto, la fluo en la krisolo povas ŝanĝi dum ingota kreskado. Se la fluo forte ŝanĝiĝas, oni povas perdi kristalan perfektecon.
 
Kun tia ebla perdo dum ingota kreskado, oni ofte demandas kial roticiirotacii la ingoton kaj kontraŭ-rotacii la krisolon. La respondo estas ke oni volas havi tiel eble plej rondan ingoton. La fluo en la fandaĵo devas regi la temperaturon tiel ke la ingoto kreskas ronde anstataŭ facete laŭ kristala kutimo.
 
===Kristaliĝo ĉe la Solid-likva Interfaco===
Linio 103:
====Difketoj kaj Malpuraĵoj ĉe la Interfaco====
 
Kiam oni pensas pri Czochralskia kreskigo de unuopa kristalo, oni ofte pensas perfekta kristalo, sed tio ne ekzakte veras. La procezo de Czochralski inkludas kaj unuopajn difketojndifektojn kaj malpuraĵojn en la kristalo tra la interfaco.
 
Estas du specoj de unuopaj (punktaj) mem-difektoj kiuj formas ce la solid-likva interfaco. Ili estas la [[vakeco]] kaj la [[intersticanto]] (pli ĝuste la mem-intersticanto). La vakeco estas vaka ejo en la kristala [[latiso]]. Intersticanto estas aldona kristala atomo aŭ molekulo sidanta inter la regulaj atomoj aŭ molekuloj de la latiso. Dum rapida ingota kreskado, estas multaj latisaj punktoj sur la interfaco kiuj ne pleniĝas kun fandaĵa atomo aŭ molekulo. Tio ĉi kaŭzas troaĵon da vakecoj eniri la ingoton. Dum malrapida ingota kreskado, ĉiuj preskaŭ ĉiuj latisaj punktoj pleniĝas kun atomo aŭ molekulo kaj multaj fandaĵaj atomoj aŭ molekuloj ankaŭ sidiĝas ĉe intersticaj lokoj. Tio ĉi rezultas en troaĵo de intersticantoj en la ingoto.