Tūrinių monokristalų auginimo iš garų fazės pagrindiniai principai


Greitas kristalu auginimas. Sotieji garai testas. Garu susidarymas. Kristalo kritinio dydzio uzuomazga. Skystos fazes epitaksija.

Medžiagų mokslo konspektas. Tūrinių monokristalų auginimo iš garų fazės pagrindiniai principai. Užuomazgų susidarymas ir jų formavimosi valdymo galimybės. Eksperimentiniai kristalų auginimo metodai. Atviros sistemos. Fundamentalūs kristalų augimo aspektai. Literatūra.


Sparčiai besivystanti elektronika pereito amžiaus septintajame dešimtmetyje stimuliavo naujų medžiagų monokristalų auginimą medžiagotyros laboratorijose. Daugelyje jav laboratorijų buvo auginami puslaidininkinių junginių monokristalai iš garų fazės, tik tas greitas auginimo technologijų vystymąsis buvo paremtas daugiau technologų – praktikų intuicija, o ne teoriniais pagrindais. Aštuntojo dešimtmečio pradžioje pasirodė šveicarų mokslininko kaldžio (e. Kaldis) apžvalga, apibendrinanti eksperimentinius rezultatus, pagrindžiant juos teorija, ir sudarant galimybes planuoti naujus eksperimentus.

šiame skyriuje ir susipažinsime su pagrindiniais monokristalų auginimo iš garų fazės dėsningumais, technologiniais sprendimais ir įranga bei teoriniais kristaliza eksperimentiškai nustatyta, kad kristalizacija (kietos fazės susidarymas) garų fazėje prasideda ne tada, kai pasiekiama termodinaminė pusiausvyra (sotieji garai), o tik tada, kai sistemoje yra garų persotinimas. Fazinėje diagramoje p–t (slėgio ir temperatūros) koordinatėse (. pav. ) schematiškai parodytos kritinio persotinimo kreivės (t. , užuomazgų susidarymo fazinės ribos) ir soties kreivės (t. , termodinaminės pusiausvyros ribos). Užštrichuota sritis tarp šių kreivių yra metastabilių užuomazgų sritis. Taip pat parodyta sritis, kurioje gali susidaryti skystos fazės užuomazgos ant padėklo laiptelių. Kristalinės užuomazgos susiformuoj apie vienalyčių ir nevienalyčių užuomazgų susidarymą ir jų kritinius dydžius buvo kalbėta ankstesnėse paskaitose, todėl čia tik prisiminsime pagrindinius parametrus, sąlygojančius tolimesnį užuomazgų augimą.

Persotinimo koeficientas p1/p2, peršaldymas t1–t2 = dt atitinka užuomazgų pradžią ir vadinami kritiniais. Šalia bedimensinio slėgių santykio kartais naudojamas absoliutus persotinimas d = p1–p2 arba santykinis persotinimas ln(p1/p2). Pastarasis dydis patogus tuo, kad padaugintas iš energetinio daugiklio kt, jis parodo dviejų fazių cheminių potencialų skirtumą: d m = kčia pr – garų slėgis virš lašelio su radiusu r; p?– pusiausvyrinis garų slėgis; v – molinis tūris; rkrit. – kritinis užuomazgos radiusas; r – universali konstanta; t – temperatūra kelvino skalėje; s - užuomazgos specifinė paviršinė energija.

Kokybiškai ši formulė parodo, kokio reikia persotinimo, kad užuomazga išaugtų į tūrinį kristalą. Kritinis užuomazgos radiusas paprastai būna 10–100 Å eilės.

Tūrinių monokristalų auginimo iš garų fazės pagrindiniai principai. (2010 m. Kovo 03 d.). http://www.mokslobaze.lt/monokristalu-auginimas-is-garu-fazes.html Peržiūrėta 2016 m. Gruodžio 10 d. 12:55