DD218638A1 - PROCESS FOR PREPARING CRYSTALS AND LAYERS FROM MELTING SOLUTIONS BY THERMODIFFUSION - Google Patents

PROCESS FOR PREPARING CRYSTALS AND LAYERS FROM MELTING SOLUTIONS BY THERMODIFFUSION Download PDF

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DD218638A1 DD24191782A DD24191782A DD218638A1 DD 218638 A1 DD218638 A1 DD 218638A1 DD 24191782 A DD24191782 A DD 24191782A DD 24191782 A DD24191782 A DD 24191782A DD 218638 A1 DD218638 A1 DD 218638A1
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Peter Rudolph
Peter Gille
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Univ Berlin Humboldt
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Zuechtung von Einkristallen aus Schmelzloesungen in geschlossenen Containern und koennte Anwendung finden in Kristallzuechtungseinrichtungen insbesondere fuer die Zwecke der Halbleiterindustrie, Mikro- und Optoelektronik, Optik, Chemie und Festkoerpergrundlagenforschung. Das Ziel der Erfindung besteht darin, Einkristallkoerper oder Schichten bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes ohne Aenderung eines zu Anfang eingestellten Zuechtungsparameters waehrend des Wachstumsvorgangs zu zuechten. Vom Wesen her besteht das Verfahren in dem thermodiffusiven Entmischungsvorgang zwischen geloester (Kristallisationsmaterial) und loesender Komponente innerhalb einer konvektionsfreien, ruhenden und verschlossenen Schmelzloesung mit aufgepraegtem Temperaturgradienten. Die thermodiffuse Entmischung bedingt eine oertliche Uebersaettigung der Schmelzloesung mit der zu kristallisierenden Komponente und deren Abscheidung am kalten Ende des Containers.The invention relates to the field of growth of single crystals of fused solutions in closed containers and may find application in Kristallzuechtungseinrichtungen especially for the purposes of the semiconductor industry, micro and optoelectronics, optics, chemistry and Festkoerpergrundlagenforschung. The object of the invention is to cultivate single crystal bodies or layers at temperatures below the melting point without changing an initially set growth parameter during the growth process. In essence, the process consists in the thermodiffusive separation process between dissolved (crystallization material) and solvent component within a convection-free, quiescent and sealed melt solution with an imposed temperature gradient. The thermodiffuse segregation requires a local Übersaettigung the melt solution with the component to be crystallized and their deposition at the cold end of the container.

Description

; Verfahren zur Herstellung von Kristallen und Schichten aus Schmelzlösungen mittels !Thermodiffusion; Process for the preparation of crystals and layers of melt solutions by means of! Thermodiffusion

Anwendungsgeriet ,der ErfindungAnwendungsgeriet, the invention

.(.': Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von . Kristallen oder Schichten aus Schmelzlösungen. Sie ist vorrangig ausgelegt auf die Züchtung dissoziierender Verbindungshalbleiter (aber auch anderer ein- und mehrkomponentiger Materialien) bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes, was eine niedrige Versetzungsdichte, fehlende Überschußkomponenten (Ausscheidungen) und unkritische Dampfdruckverhältnisse bedingt, und ist somit auf die Herstellung von perfekten Analyseproben für die 3?estkörpergrundlagenforschung, Substratma-' terial und Schichten für. die Mikro- und Optoelektronik, Syntheseproben für chemische Untersuchungszwecke, und ggf. optischen Bauelementen ausgerichtet.The invention relates to a process for the preparation of crystals or layers of melt solutions and is primarily designed for growing dissociating compound semiconductors (but also other mono- and multicomponent materials) at temperatures below the melting point, which results in a low dislocation density. lack of excess components (precipitates) and uncritical vapor pressure conditions, and is therefore geared towards the production of perfect analysis samples for the solid state research, substrate material and layers for microelectronics and optoelectronics, synthesis samples for chemical analysis purposes and optionally optical components ,

ν,- Charakteristik der bekannten technischen Lösungenν, - characteristic of the known technical solutions

Vom bisherigen experimentellen Stand der Kristallzüchtung und ' Schichtabscheidung ist keine Lösung bekannt, die den Thermo-From the previous experimental state of crystal growth and 'layer deposition, no solution is known that the thermal

diffusionseffekt in mehrkomponentigen Schmelzlösungen zur Züchtung kristalliner Objekte ausnutzt (Wilke, K. I·': Kristallzüchtung, Berlin, 1973; Sovremennaja kristallografi,ja,· t. 3, Moskva, 1979; alle Bände von Journal of Crystal Growth, 1969-82). An sich bekannt ist der Effekt der Thermodiffusion in inhomogen erwärmten Gemischen (C. Ludwig: S-B Akad. Wiss., Wien 20 (1856) 539; Ch. Soret: Arch. Sei. phys. nat., Genf 2 (1879) 2^; if- (1880) 209; Comptes Hendus'Acad. Sei.', Paris j£Diffusion effect in multicomponent melt solutions for growing crystalline objects exploited (Wilke, K. Crystal Growing, Berlin, 1973, Sovremennaja kristallografi, yes, t 3, Moskva, 1979, all volumes of Journal of Crystal Growth, 1969-82) , The effect of thermodiffusion in inhomogeneously heated mixtures is known (C. Ludwig: SB Akad. Wiss., Vienna 20 (1856) 539; Ch. Soret: Arch. Sei. Phys. Nat., Geneva 2 (1879) 2 ^ if- (1880) 209; Comptes Hendus'Acad. Sei., Paris j

0. KT. 19 3 2 * 0 41 λ η 30. KT. 19 3 2 * 0 41 λ η 3

- 2 - ·    - 2 - ·

(1880) 2?9), 'wonach1, entweder- die leichtere Komponente zur kälteren Stelle diffundiert (negativer Thermodiffusionseffekt) oder die schwerere Komponente zur kälteren Stelle diffundiert (positiver Thermodiffusionskoeffizient). Bekannt ist als technische Anwendung dieses Effekts aber nur die Entmischung von Gasen zur Isotopentrennung (W. Einkeinburg: Atomphysik, 11./12. Auflage, Berlin, 1967), jedoch nicht zur bewußten Entmischung von Schmelz lösungen mit anschliessendem Phasenübergang zum Zwecke der Kristallzüchtung. Bekannt sind auch verschiedene Verfahren, die die Diffusion der zu kristallisierenden Komponente (gelöste bzw, Hochtem- peratuxkomponente) in einem von vornherein aufgeprägten Konzentrationsgradienten ausnutzen, um an einem unterkühl- . ten Ort die Übersättigung der Schmelzlösung und damit die Kristallisation bzw. Abscheidung einzuleiten. Als Triebkraft der-fortschreitenden Kristallisation fungiert bei diesen Verfahren, die im folgenden beschrieben werden, der Konzentrationsgradient , der den notwendigen Materialtransport (Herantransport) und damit eine Übersättigung an der kühl-'..sten Stelle der Schmelzlösung oder an einer Keimunterlage bedingt. Keines dieser Verfahren nutzt den thermodiffusiven Trenneffekt zweier oder mehrerer in sich gelöster Komponenten in einem Temperaturgradienten als Triebkraft 'der fortschreitenden Kristallisation.(1880) 2? 9), according to which 1 , either the lighter component diffuses to the colder spot (negative thermal diffusion effect) or the heavier component diffuses to the colder spot (positive thermal diffusion coefficient). However, the technical application of this effect is known only the separation of gases for isotope separation (W. Einkeinburg: atomic physics, 11th / 12th edition, Berlin, 1967), but not for the deliberate separation of enamel solutions followed by phase transition for the purpose of crystal growth. Also known are various processes which exploit the diffusion of the component to be crystallized (dissolved or high-tem- perature component) in a concentration gradient imprinted from the outset in order to obtain an undercooling. place the supersaturation of the melt solution and thus initiate the crystallization or separation. The driving force of the progressive crystallization in these processes, which are described below, is the concentration gradient which causes the necessary transport of material (transport) and thus supersaturation at the coolest point of the melt solution or on a seed pad. None of these methods makes use of the thermodiffusive separation effect of two or more dissolved components in a temperature gradient as a driving force of the progressive crystallization.

Beim Kristallzüchtungsverfahren mittels einer wandernden"Lösungsmitte Iz one im negativen Temperaturgradienten (Travelling Solvent Method s TSH; Wolff,.. G· A.; Mlavsky, A. I.: Travelling SoIv. Techniques, Crystal Growth, Vol. 1 (Ed. C. H. Ij. Goodman) Plenum Press 1974-j Lozovskio, V. U·: Zonnajja plavka s gradientom temperatury, Moskva, 1972) befindet sich eine schmale Lösungsmittelzone zwischen einem Einkristall (Keimkristall) und einem Polykristall,. wobei durch einen über diese Züchtungsanordnung aufgeprägten Temperaturgradienten beide Phasengrenzen der flüssigen Zone auf unterschiedlichen Temperaturen' gehalten werden und damit unterschiedliche Lösungsgleichgewichte .aufweisen. Die dadurch erzeugte Konzentrationsdifferenz zwischen beiden PhasengrenzenIn the crystal growth process by means of a migrating solution center Iz one in the negative temperature gradient (Traveling Solvent Method TSH; Wolff, G, A. Mlavsky, AI: Traveling SoIv Techniques, Crystal Growth, Vol 1 (Ed., CH, J. Goodman Plenum Press 1974-j Lozovskio, V.U.: Zonnajja plavka s gradientom temperatury, Moskva, 1972) there is a narrow solvent zone between a single crystal (seed crystal) and a polycrystal, wherein a temperature gradient imposed by this growth arrangement causes both phase boundaries of the liquid zone at different temperatures' and thus have different solution equilibria. The resulting concentration difference between the two phase boundaries

bedingt eine Diffusion der gelösten Komponente (zu kristallisierender Stoff) von der Hochtemperatur-Lösungsgleichgewichtsphasengrenze (am Polykristall) zur Hiedertemperatür-causes a diffusion of the dissolved component (substance to be crystallized) from the high-temperature solution equilibrium phase boundary (on the polycrystal) to the low-temperature

' Lösungsgleichgewichtsphasengrenze (am Einkristall) und zur  Solution equilibrium phase boundary (on single crystal) and the

dortigen Übersättigung bzw· Abscheidung. Als entscheidende ' . ' Mängel sind für dieses- Verfahren eine· aufwendige Vorpräparation der drei Sektionen Keimkristall, Lösungsmittelscheibchen und Polykristall, die in einer Vorsynthese auf einen einheitlichen Durchmesser gebracht werden müssen, sowie Instabilitäten/der Phasengrenzen und Konzentrationsunterkühlung der Lösungszöne kennzeichnend (Seidensticker, R0 G.: I· G. G. G. Conference Boston, 1966; Wolff, G. A.» Mlavsky, A. Ι.ί C:\ siehe oben).there supersaturation or deposition. As decisive '. Deficiencies for this method are a complex preliminary preparation of the three sections seed crystal, solvent slices and polycrystal, which must be brought to a uniform diameter in a presynthesis, as well as instabilities / the phase boundaries and concentration subcooling of the solution pitches (Seidensticker, R 0 G .: I · GGG Conference Boston, 1966, Wolff, GA »Mlavsky, A. Ι.ί C : \ see above).

Ein anderes Verfahren (Travelling Heater Method = IHM; Wolff, G. A.» Mlavsky, A. I.: siehe oben), welches durch die gleiche Anordnung Keimkristall, Lösungsζone, Polykristall cha-. .rakterisiert ist, erzeugt einen Konzentrationsgradienten in der Lösungszone durch einen fahrenden Bingheizer mit· Tempera turmasimum ini Zentrum der Lösungszone. Die Hochtemperatur-'' Lösungsgleichgewichtsphasengrenze stellt sich am Polykristall ein, da sich auf ihn das Temperaturmazimum zubewegt, die Hiedertemperatur-Lösungsgleichgewichtsphasengrenze .Another method (Traveling Heater Method = IHM, Wolff, G.A., Mlavsky, A.I .: see above), which uses the same arrangement of seed crystal, solution, polycrystal. is a concentration gradient in the solution zone by a moving Bingheizer with · Tempera turmasimum ini center of the solution zone. The high temperature solution equilibrium phase boundary adjusts itself to the polycrystal, since the temperature minimum moves toward it, the high temperature solution equilibrium phase boundary.

stellt sich am Keimkristall ein, von welchem sich das Tempera turmazLirium wegbewegt. Die dadurch bedingte Konzentrations-adjusts itself to the seed crystal, from which the tempera ture aziririum moves away. The consequent concentration

' , differenz zwischen beiden Phasengrenzen führt zur Diffusion W ,, des zu kristallisierenden Materials hin zur Nieder temper a- ' Difference between the two phase boundaries leads to the diffusion W ,, of the material to be crystallized towards the low-temperature a

turphasengrenze und hier zur Abscheidung. Prinzipielle Mängel dieses Verfahrens bestehen ebenfalls im; hohen Prapara- . t ionsauf wand bei der Herstellung der Zucht ungs an Ordnung undturphase boundary and here for separation. Basic shortcomings of this procedure also exist in; high Prapara-. in the production of the breed in order and

: in der Notwendigkeit eines Präzisionstranslationsmechanismus: in need of a precision translation mechanism

für den Eingheizer. " '. .for the heater. "'.

'..;. Bei einem weiteren Verfahren (Synthesis Solute Diffusion ='..;. In another method (Synthesis Solute Diffusion)

SSD; Eodot, H. et al·: J. Gryst. Growth (1968), 305-308) '." .. wird eine Komponente einer Verbindung1 verdampft und an derSSD; Eodot, H. et al.: J. Gryst. Growth ^ Λ (1968), 305-308). ".." .. A component of a compound 1 is evaporated and at the

freien Oberfläche eines Schmelzreservoirs der zweiten Komponente mit dieser zur chemischen Verbindungsreaktion gebracht.free surface of a melt reservoir of the second component with this brought to the chemical compound reaction.

- Dadurch entsteht im Oberflächenbereich ein Konzentrations-- This creates a concentration in the surface area

Überschuß der Verbindung, Der dadurch hervorgerufene Konzentrationsgradient bedingt eine Diffusion der Yerbindung an einen unterkühlten Punkt des Schmelzlösungsreservoirs und die dortige Auskristallisation· Der entscheidende Mangel dieses Verfahrens, besteht in der ausschließlichen Anwendung auf Verbindungen und im diffizilen Aufbau des Züchtungscontainers (äußere.Ampulle mit Verdampfungsquelle, innere eingehängte einseitig geöffnete Ampulle mit Schmelzreservoir).Excess of the compound, The concentration gradient caused thereby causes a diffusion of the compound to a supercooled point of the melt solution reservoir and the crystallization there. The essential deficiency of this process consists in the exclusive application to compounds and in the difficult construction of the culture container (outer bulb with evaporation source). inner hinged unilaterally opened ampoule with melt reservoir).

Ferner sind bekannt Züchtungsverfahren aus .Schmelzlösungen, bei denen eine "Übersättigung durch Absenken der Schmelzlösung in ein unterkühltes Gebiet eingeleitet oder eine Schicht abscheidung durch !Temperatur Senkung erreicht wird (Liquid Phase Epitaxy = LPS; Zschauer, K. H. in: Festkörperprobleme, VoI· 15 (3d. Η· J. Queisser), Braunschweig,, 1975)· Diese Verfahren nutzen nicht die Thermodiffusion in SchmeIzIösungsvolumina als Kristallisationstriebkraft und benötigen entweder mechanische Helativbewegungen zwischen Heizer, und Zuchtungsanordnung oder elektronisch aufwendige Temperaturabkühlprogramme·Furthermore, known breeding methods are known from .Schmelzlösungen in which a "supersaturation initiated by lowering the melt solution in a supercooled area or a layer deposition by! Temperature reduction is achieved (Liquid Phase Epitaxy = LPS, Zschauer, KH in: solid state problems, VoI · 15 ( . · J. Queisser), Braunschweig, Germany, 1975) · These methods do not use thermal diffusion in melt solution volumes as crystallization driving force and require either mechanical helical movements between heaters, and cultivation arrangement or electronically complex temperature-cooling programs.

Ziel der Erfindung .Object of the invention.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, massive Einkristallkörper oder epitaktische Schichten ein- oder mehrkomponentiger Materialien aus Schmelzlösungen mit geringem, apparativen und ökonomischen Aufwand zu züchten·The object of the invention is to grow massive single crystal bodies or epitaxial layers of mono- or multicomponent materials from melt solutions with low equipment and economical expenditure.

Darlegung des ?fesens der Erfindung ·Presentation of the invention · invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das es ermöglicht, mit geringem Aufwand, ohne mechanische Bewegungsmechanismen und ohne Tempera türabsenkprogramme Kristalle und Schichten aus Schmelzlösungen zu züchten· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Thermodiffusionseffekt in einer Schmelzlösung mit einem aufgeprägten Temperaturgradienten als treibender Eristallisations kraft wirksam wird.The invention has for its object to develop a method that makes it possible, with little effort, without mechanical movement mechanisms and without tempera turabsenkprogramme crystals and layers of melt solutions to grow · According to the invention the object is achieved in that the thermal diffusion effect in a molten solution with a impressed temperature gradient is effective as a driving Eristallisations force.

Das Verfahren besteht in der Herbeiführung einer thermodiffusiven Komponententrennung (Entmischung) innerhalb einer Schmelziösung in einem beidseitig geschlossenen vertikalen ; Container und einer dadurch am kalten Ende des Schmelzlö- sungsreservoirs hervorgerufenen Übersättigung bezüglich des Lösungsgleichgewichts und einsetzenden Kristallisation, wozu zwischen beiden Containerenden eine Temperaturdifferenz, eingestellt und aufrechterhalten wird, wobei zur Verhinderung thermischer Konvektion das heißere Ende oben sein soll. Die durch die Temperaturdifferenz einsetzende Thermodiffusion bewirkt eine Bewegung der zu kristallisierenden Komponente zum. kalten Ende und eine dortige Übersättigung bzw. Überschreitung deren Lösungsgleichgewichtes» Pur eine gezielte Keimauslese wird dieses Ende des Containers als Kapillarspitze ausgeführt oder an diesem Ort ein nichtanlösendes Substrat (heterogener Keimkristall) eingebracht. Die Kristallisation ist dann beendet, wenn das verbleibende Schmelzlösungsreservoir trotz weiterwirkenden thermodiffusiven Trenneffekts nicht mehr das LösungsgIeichgewicht überschreiten kann. Die Verfahrensschritte gliedern sich in die Teiloperationen: Einwaage granulierten Kristallisations- und Lösungsmittels in fester Form und Einbringen in den Container - Evakuierung und Verschließen des Containers Einbringen des Containers in einen vorgeheizten vertikalen Rohrofen mit Temperaturgradienten - Halten des Containers im Temperaturgradienten über einen Zeitraum, der von der Thermodiffusionsgeschwindigkeit bestimmt wird - Entnahme des Containers aus dem Ofen - Öffnung des Containers und Ent- , nähme des Kristallisationsproduktes. Die. Erfindung erhält die Kurzbezeichnung TDM (Thermo-Diffus i ons-Me t hode).The method consists of inducing a thermodiffusive component separation (segregation) within a melt solution in a closed on both sides vertical ; Container and thereby caused at the cold end of the melt solution reservoir supersaturation with respect to the solution equilibrium and onset of crystallization, for which a temperature difference between the two container ends, set and maintained, to prevent thermal convection, the hotter end should be above. The onset of the temperature difference thermal diffusion causes a movement of the component to be crystallized for. This end of the container is designed as a capillary tip or a non-dissolving substrate (heterogeneous seed crystal) is introduced at this location. The crystallization is terminated when the remaining melt solution reservoir can no longer exceed the solution weight despite further thermodiffusive separation effect. The process steps are subdivided into the sub-operations: Weighing granulated crystallization and solvent in solid form and placing in the container evacuation and closing of the container placing the container in a preheated vertical tube furnace with temperature gradient holding the container in the temperature gradient over a period of the rate of thermal diffusion is determined - removal of the container from the oven - opening of the container and removal, take the crystallization product. The. The invention is given the abbreviation TDM (Thermo-Diffusion-On-Me- thode).

Ausführungsbeispiel . , .Embodiment. ,.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Figur 1: Axialer Temperaturverlauf im ZüchtungsofenThe invention will be explained below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing: FIG. 1: Axial temperature profile in the growth furnace

Figur 2: Löslichkeitsdiagramm im System zweier Komponenten A und B (Temperatur-Konzentrationsschnitt im binären Phasendiagramm)FIG. 2: Solubility diagram in the system of two components A and B (temperature concentration section in the binary phase diagram)

Figur '3i Anordnung des Zuchtungscontainers zur massiven '-. Einkristallzüchtung während.der Kristallisation.Figure '3i arrangement of the breeding container for massive' -. Single crystal growth during crystallization.

Als verallgemeinertes Beispiel diene die Kristallisation einer Komponente A aus einer B-reichen Schmelzlösung deren Löslichkeitsdiagramm in Figur 2 dargestellt ist. A und B seien in der flüssigen Phase vollständig und im festen Zustand nicht mischbai. Das System muß durch einen hinreichend großen Thermodiffusionseffekt, d, h· einen großen Quotienten aus dem Thermodiffusionskoeffizienten D♦ und. dem DiffusionskoeffizientenD gekennzeichnet sein, der eine Anreicherung der Komponente A am kälteren Ende des Züchtungscontainers .bewirkt. Im konkreten Fall läßt sich beispieIsweise für die Komponente A Blei (Fd) und die Komponente B Zinn (Sn) verwenden, wenn am kalten Ende der Ampulle Bleikristalle unterhalb des Schmelzpunktes (327 0C) entstehen sollen· Die Komponente A kann; aber in praxi auch eine Verbindung darstellen, beispielsweise den optoelektronis.ch wichtigen Halbleiter Bleitellurid (PbTe) und als Lösungsmittel B die Handkoiaponente Tellur (Te) fungieren· Auch in diesem System ist die Therinodif fusions kraft groß (D f/D > 1 Q~% ). Der erste Verfahrensschritt ist die Einwaage der Komponenten A und B entsprechend der gewünschten Ausgangszusammensetzung c in fester Form· Das· so erhaltene möglichst homogene Gemenge wird in den Zucht ungs container 1 gefüllt, der z· Bv als Quarzglasampulle ausgeführt sein kann (Figur 3)· Entsprechend der Materialeigenschaften der Komponenten A und B, der gewählten Temperaturen und den Heinheitsanf orderungen an die zu kristallisierende Substanz wird sich im allgemeinen eine Evakuierung und ein Verschließen des Züchtungscontainers als erforderlich erweisen. Der derartig gefüllte Züchtungscontainer wird in einem vertikalen Züchtungsofen befestigt, der durch eine nach oben stark ansteigende Temperatur gekennzeichnet ist· Der Temperaturanstieg längs der Achse des ZüchtungscontainersAs a generalized example, serve the crystallization of a component A from a B-rich melt solution whose solubility diagram is shown in FIG. A and B are complete in the liquid phase and not solid in the solid state. The system must have a sufficiently large thermodiffusion effect, ie, a large quotient of the thermal diffusion coefficient D ♦ and. the diffusion coefficient D, which causes an accumulation of the component A at the colder end of the breeding container. In the specific case, for example, lead A (Fd) and component B tin (Sn) may be used if lead crystals below the melting point (327 ° C.) are to be formed at the cold end of the ampoule. but in practice also represent a compound, for example, the optoelektronis.ch important semiconductor lead telluride (PbTe) and act as a solvent B, the hand koiaponente tellurium (Te). Also in this system, the Therinodif fusion force is large (D f / D> 1 Q ~ %). The first process step is the weighing in of the components A and B corresponding to the desired starting composition c in solid form. The most homogeneous mixture thus obtained is filled into the culture container 1, which can be designed as a quartz glass ampoule (FIG. According to the material properties of the components A and B, the selected temperatures and the Hunchensfed replies to the substance to be crystallized, evacuation and closing of the culture container will generally prove necessary. The thus-filled culture container is mounted in a vertical cultivation furnace characterized by a high upward temperature. The temperature increase along the axis of the culture container

(Figur 1) kann linear sein oder zwecks Beeinflussung des zeitlichen Verlaufs der Kristallisation von der Linearität abweichen. Die Anordnung der Züchtungsampulle im Ofen wird bei konstantgehaltener Ofentemperatur über hinreichend lange Zeit nicht verändert. Das feste homogenisierte Gemenge, das beim Einbringen des Containers in den Züchtungsofen aus den getrennten festen Phasen A und B bestand, wird durch die angelegte Temperatur in eine flüssige Mischphase der Konzentration c umgewandelt. Die für den Lösungsvorgang erforderliche Zeit ist abhängig von der ursprünglichen Korngröße des granulierten bzw. pulverisierten Ausgangsmaterials1 und kurz gegen die sich anschließende Züchtungszeit. ' ' ·(Figure 1) may be linear or deviate from the linearity for the purpose of influencing the time course of the crystallization. The arrangement of the cultivation ampoule in the oven is not changed at a constant oven temperature for a sufficiently long time. The solid homogenised batch, which consisted of the separate solid phases A and B when the container was placed in the growth furnace, is converted by the applied temperature into a liquid mixed phase of concentration c. The time required for the dissolution process is dependent on the original grain size of the granulated or pulverized starting material 1 and shortly against the subsequent breeding time. '' ·

Infolge des thermodiffusiven Trenneffekts kommt es zu einer Anreicherung der Komponente A am unteren Ende des Züchtungscontainers, der zum Zweck der Keimauslese als Spitze/ausgeführt ist. Die thermischen Verhältnisse an der Ampullenspitze müssen entsprechend den Materialeigenschaften im System A - B so gewählt sein, daß der Trenneffekt ein Überschreiten der Sättigungskurve und eine damit verbundene Kristallisation der festen Komponente A bewirkt. . Die weitere Kristallisation verläuft ohne je gliche äußere Manipulation, indem sich das durch die bereits erfolgte Kristallisation der Komponente A gestörte Gleichgewicht (Die. Schmelzlösung ist B-reicher geworden), neu einstellt, wobei die Thermodiffusion eine kontinuierliche Fortsetzung der Kristallisation bewirkt.Due to the thermodiffusive separation effect, there is an accumulation of the component A at the bottom of the breeding container, which is designed for the purpose of seed selection as a tip /. The thermal conditions at the ampoule tip must be selected according to the material properties in the system A - B so that the separation effect causes an exceeding of the saturation curve and an associated crystallization of the solid component A. , The further crystallization proceeds without depending Possible external manipulation by the crystallization through the already made of the component A disturbed balance (The. Melting solution has become B-rich), resets, wherein the thermal diffusion causes a continuous extension of crystallization.

Ist die Kristallisation beendet, oder soll sie vorzeitig abgebrochen werden, so wird die Ampulle aus dem Züchtungs of en entfernt bzw. der Ofen abgeschaltet. ITach Entnahme des festen'Barrens aus der geöffneten Züchtungsampulle muß.der gewachsene Kristall vom Best der erstarrten Schmelzlösung getrennt wenden. Dies sowie die weiteren Schritte der Präparation erfolgen nach konventionellen Technologien (z. 3. Drahtläppsäge, eIektroerosives Trennen). ' .If the crystallization is finished, or should it be stopped prematurely, then the ampoule is removed from the cultivation furnace or the furnace is switched off. After removing the solid bar from the opened culture ampoule, the grown crystal must be separated from the best of the solidified melt solution. This as well as the further steps of the preparation take place according to conventional technologies (eg 3. wire saw, electroerosive separation). '.

Soll der thermodiffusive Trenneffekt zur heteroepitaktischen Abscheidung kristalliner Schichten genutzt werden-, so istIf the thermodiffusive separation effect is to be used for the heteroepitaxial deposition of crystalline layers, then so

- 8 -  - 8th -

der Schritt des EinfüTlens des homogenisierten Ausgangsgemenges dahingehend zu verändern, daß zuerst das nicht lösliche Substrat auf dem Boden des entsprechend geformten . Z iichtungs containers befestigt wird· Alle anderen Verfahrensschritte verlaufen in der "beschriebenen Weise.. Das Abstreifen der Restlösung erfolgt nach konventioneller Technik: (ζV B. Kipptechnik:) βto change the step of filling the homogenised starting mixture so that first the non-soluble substrate on the bottom of the correspondingly shaped. All other process steps are carried out in the manner described. The stripping off of the residual solution takes place according to the conventional technique: (ζV B. tilting technique :) β

Claims (1)

S r f indungs a ns pr uc hS p a c tio n s pr uc h Verfahren aur Hexstellung von Kristallen und Schichten aus Schmelzlosungen in geschlossenen Containern mit oder ohne eingelegtem Initialkeim bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der, zu kristallisierenden Komponente., insbesondere zur Züchtung dissoziierender Verb indungs ha Ibleitereinkristalle und heteroepitaktischer,Schichten mit geringer Stöchiometrieabweichung und Versetzungsdichte, gekennzeichnet d- a durch, daß unter. Ausnutzung der Thermodiffusion in einer konvektionsfreien inhomogen erwärmten Schme1alösungssäule mit aufgeprägtem Temperaturgradienten eine Bntmischung der Komponenten; und somit die Übersättigung der zu kristallisierenden Komponente am kalten Ende und ihre Auskristallisation bzw. Abscheidung an dieser Stelle durchgeführt wird. " 'Method of hexablation of crystals and layers of enamel solutions in closed containers with or without initial seed deposited at temperatures below the melting point of the component to be crystallized, in particular for the production of dissociating compounds and Ib-monocrystalline heteroepitaxial layers with low stoichiometric deviation and dislocation density, characterized a by that under. Utilization of thermal diffusion in a convection-free, inhomogeneously heated melt solution column with an impressed temperature gradient, a mixture of the components; and thus the supersaturation of the component to be crystallized at the cold end and its crystallization or deposition is carried out at this point. '' Hierzu 1 S^iis ZeichnungenFor this see 1 sketch drawings
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