JPH05294775A - ドープされた導電物質の凝固及びそのドーパント内容の連続チェック装置 - Google Patents

ドープされた導電物質の凝固及びそのドーパント内容の連続チェック装置

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JPH05294775A
JPH05294775A JP4356399A JP35639992A JPH05294775A JP H05294775 A JPH05294775 A JP H05294775A JP 4356399 A JP4356399 A JP 4356399A JP 35639992 A JP35639992 A JP 35639992A JP H05294775 A JPH05294775 A JP H05294775A
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liquid
undoped
crucible
solidification
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JP4356399A
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Jean Comera
コメラ ジャン
Jean-Jacques Favier
ファヴィール ジャン−ジャック
Andre Rouzaud
ルザウ アンドレ
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Centre National dEtudes Spatiales CNES
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電物質のドーパント内容の連続的な測定を
可能にする連続チェック装置を提供する。 【構成】 ドープされていない物質の固体(32)と熱
平衡して前記ドープされていない物質の液体(34)を
形成する第1の手段(30、6、14)と、前記ドープ
された物質(4)の固体と熱平衡して前記ドープされた
物質の液体(24)を形成する第2の手段(2、6、1
4)と、前記ドープされていない液体及び前記ドープさ
れた液体を電気的に短絡させる手段(40)と、前記ド
ープされていない固体と前記ドープされた固体との間の
電位差を測定する手段(42、44、46)とを備え、
前記電位差はドープされた液体とド−プされた固体との
中間面におけるドーパント内容を表わす。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、液体からドープされた
導電物質を凝固させ、前記導電物質のドーパント内容を
連続的にチェックすることが可能な装置に関する。 【0002】本発明はドープされた無機、半導体又は導
電単結晶の成長用の結晶成長装置に適用可能である。導
電物質は、特に金属物質である。 【0003】 【従来の技術】本発明による装置は金属合金、例えばN
i、Cu又はZnに基づく超合金にも適用可能である。 【0004】ドーパントは、(シリコン結晶中のリン又
はホウ素、ゲルマニウム結晶中のガリウム、GaAs中
の鉄等の)結晶、又は置換元素(例えば、0<x≦1に
よるGa1-x Inx Sb結晶中のインジウム、0<y≦
1によるCd1-y Hgy Te中の水銀)に導入された不
純物であってもよい。 【0005】本発明は、更に、例えば任意の合金を生成
するために冶金の分野において適用可能であり、その
(機械的な、熱的な及び電気的な)使用特性がマイクロ
エレクトロニクス、総合光学、結晶レーザ等の分野にお
いて、前記合金の精密な構造に依存している。 【0006】溶融槽からの結晶成長は高品質の半導体又
は金属結晶を生成する方法に最も広く用いられている。 【0007】最も要求される特性は結晶品質又は構造品
質、及び組成の均質性である。最も広く用いられている
結晶成長法はチョクラスキー引上げ、帯域溶融法、又は
水平若しくは垂直ブリッジマン(Bridgman)法、ストック
バーガー(Stockbarger) 法である。 【0008】特に、本発明は、地上及び宇宙で生成する
ブリッジマン法、ストックバーガー法による単結晶の凝
固に関する。 【0009】現在、固体の不透明物質(金属半導体)の
組成を、その生成中、かつその成長を妨げることなく、
連続的に測定が可能なのは一方法しかない。この方法は
FR−A−2 597 884号及びUS−A−4 7
97 174号に説明されている。 【0010】前述の文献に説明されている処理は、形成
された結晶の化学的な品質を連続的に測定可能にさせて
いる。従って、結晶における欠陥原因において遡及的に
作用することができ、これによって特性を改善した固体
を得ている。この処理は、液体と固体との移動中間面の
温度と、明確に決定された組成を有する同一合金の液体
と固体との固定中間面の温度との間の温度差の測定に基
づいている。 【0011】 【発明が解決しようとする課題】この型式の測定には複
雑な装置が必要とされ、その適用は地上及び宇宙に限定
される。特に、前記装置は、並置された2つの炉及び2
つの冷却装置を有するので、総合的に大きな寸法を有
し、消費電力は多く、従ってそのコストは高い。更に、
前記装置は、利用可能なエネルギ及び電力が限定される
ときは、宇宙での生成が不可能ということになる。 【0012】他方、現在知られている既知の成長処理は
遡及的かつ連続的なチェックがなく、形成された物質の
最適化を不可能である。 【0013】従って、本発明はドープされた導電物質の
凝固装置に関し、以上で説明した欠点を除去することを
可能にする。特に、前記装置は導電物質のドーパント内
容の連続的な測定を可能にすると共に、より簡単な実際
的な構造、及び従来技術におけるものより総合的な大き
さが小さく、かつコストが安い。 【0014】 【課題を解決するための手段】特に、本発明は、ドーパ
ントによりドープされた導電物質を凝固させ、前記導電
物質のドーパント内容を連続的にチェックする装置に関
するものであって、ドープされていない物質の固体と熱
平衡して前記ドープされていない物質の液体を形成する
第1の手段と、前記ドープされた導電物質の固体と熱平
衡して前記ドープされた物質の液体を形成する第2の手
段と、前記ドープされていない液体及び前記ドープされ
た液体を電気的に短絡させる手段と、前記ドープされて
いない物質と前記ドープされた導電物質との間の電位差
を測定する手段とを備え、前記電位差はドープされた固
体とドープされた液体との中間面におけるドーパントの
内容を表わしている。 【0015】得られた前記固体物質は単結晶である。 【0016】導電物質なる用語は、電気的な伝導物質及
び半導体物質を意味すべきものと理解すべきである。 【0017】ドーパントなる用語は、不純物及び物質の
1元素を他の元素により置換することを意味すべきもの
と理解すべきである。更に、ドープされたなる用語は、
結晶の重量で0.01%と49.99%との間の範囲で
あり得るドーパント濃度を意味する。 【0018】与えられた純度及びドープされた化合物の
場合に、液相及び固相の平衡温度は溶融温度と呼ばれ、
f と表わされる。 【0019】凝固中に、凝固前面(即ち、固体から液体
を分離する中間面)は過融解状態である。換言すれば、
I と表わされる中間面の温度はその物質の溶融/凝固
点以下である。 【0020】従って、凝固前面の温度TI は温度Tf
ΔTに等しい。ここで、ΔTは過融解を表わす。ΔTp
と表わす純粋の化合物の過融解は、ΔTd と表わされ、
ドープされた化合物の温度に比較して非常に小さい。特
に、ΔTd はΔTp より十分に高く(一般的に、濃度、
速度等の関数として106 倍高い。)、ΔTp は0に近
い。 【0021】 【実施例】実施例によれば、ドープされた物質、及びド
ープされていない物質をそれぞれ収容する個別的な2つ
の炉を使用する。従って、第1の手段は前記ドープされ
ていない物質を収容する細長い第1のるつぼと、前記第
1のるつぼの第1の部分を加熱し、前記ドープされてい
ない液体を形成する第1の加熱手段と、前記第1のるつ
ぼの第2の部分を冷却し、この第2の部分に前記ドープ
されていない物質を形成する第1の冷却手段とを備え、
前記第2の手段は前記ドープされた物質を収容する第2
の細長いるつぼと、前記るとぼの第1の部分を加熱し、
前記第1の部分に前記ドープされた液体を形成する第2
の加熱手段と、前記第2のるつぼの第2の部分を冷却
し、前記第2の部分に前記ドープされた物質を形成する
第2の冷却手段とを備えている。 【0022】前記ドープされた物質及び前記ドープされ
ていない物質が前記加熱手段に対する相対的に変位する
ようにされている装置において、純粋な化合物の過融解
ΔTp は運動的な特性であり、前記ドープされた化合物
のΔTd は化学的及び運動的な特性である。 【0023】Vが液体と固体との中間面におけるゼーベ
ック熱電気係数であるときに、ドープされた固体とドー
プされていない固体との間の電位差ΔVは下記の式
(1)を満足させることを示すことができる。 ΔV=V×ΔT+C1 ここで、C1 は、純粋な固体とドープされた固体との熱
電気係数の差;純粋な液体とドープされた液体との熱電
気係数の差、固体との2つの電気接点と前記測定手段の
液体による2つに電気接点との温度の差の関数からなる
定数である。 【0024】式(1)は、ドープされた固体及びドープ
されていない固体の温度が既知又は等しく、かつ固体及
び液体の熱電気係数がドーパント内容と共に非常にゆっ
くりと変化するときに、適用する。 【0025】過融解ΔTは、液体とドープされた固体と
の中間面でドーパント濃度Cと直接関係することを示す
ことも可能である。従って、電位差ΔVは、形成されて
いる結晶のドーパント内容を連続的に測定すること、ま
た必要ならば、例えば液体の加熱温度及び固体の冷却温
度のような凝固パラメータに基づき成長中に、ユーザの
要求に対してドーパント濃度を適応させるように加熱装
置及び冷却装置に対して物質の相対的な変位速度を反応
させることができる。 【0026】従って、本発明による処理は、成長方向の
関数として、ドーパント・プロファイルをユーザの要求
に適応させた固体が得られるようにする。従って、凝固
条件における偶発的な変動によってもたらされる不規則
性をなくし、かつ従来技術のものより良好な品質の製品
が得られるようにする。 【0027】本発明で用いられる測定の原理は、FR−
A−2 597 884号及びUS−A−4 797
174号において用いられているものと異なる。特に、
一方がドープされた化合物に関連し、他方が純粋の化合
物(即ちドープされていない化合物)に関連する2つの
可動中間面の使用に基づいている。これは、一定数の効
果が得られるものにする。 【0028】特に、過融解ΔTの測定を可能にする基準
温度Tf は、純粋な化合物の溶融温度に対応するので、
ここでは物理的定数である。これは、制御されていない
基準温度Tf の変動であって、従来技術に存在する誤差
原因を除去するものである。従って、この変動は、基準
中間面に近い(即ち、純粋な物質の)対流移動に依存し
ている。 【0029】更に、本発明による装置によれば、従来技
術のものより遥かに簡単である。特に、るつぼの加熱手
段は単一炉からなるものでよい。同様に、ドープされた
物質及びドープされていない物質の冷却手段は、単一冷
却装置からなるものでもよい。 【0030】従って、熱的な手段(炉、冷却装置、炉及
び冷却装置にエネルギを供給する装置)と共に、調節及
び制御電子装置は、従来技術のものより2倍も小さく、
かつ簡単である。更に、熱エネルギ及び必要とする最大
電力は半分であり、他の全ては等しい。 【0031】更に、装置の長さ及びその重量は従来技術
の装置に比較して半分に減少する。従って、本発明によ
る装置は、エネルギ、最大電力、重量及び総体の寸法が
制限される宇宙応用に完全に適している。 【0032】利点として、ドープされた固体とドープさ
れていない固体とにおける電位差用の測定点は、非常に
近い。これは、ドープされた固体及びドープされていな
い固体を同一温度に保持するのを容易にする。 【0033】本発明による装置は、るつぼを簡単に変更
したブリッジマン及びストックバーガー型式のものであ
る。 【0034】本発明を、非限定的な実施例に関連して以
下で詳細に、かつ添付する図面を参照して説明する。 【0035】垂直ブリッジマン装置又はストックバーガ
ー装置のように、図1に示す装置は、高さより小さい直
径を有するシリンダ状のるつぼ2を有する。るつぼ2は
ドープされた結晶4を生成するために収容することを意
図している。Xはるつぼ2の長軸を表わす。 【0036】更に、この装置は、軸対称の炉6も有す
る。炉6は直流電源10から電流が供給される(例え
ば、500Wの加熱電力を有する)加熱抵抗8を備えて
いる。直流電源10はマイクロコンピュータ型式の処理
回路12による制御されている。 【0037】電気的かつ熱的に絶縁するスリーブ7が加
熱抵抗8を取り囲んでいる。更に、この装置は、炉6の
下、かつその延長に配置された水循環型式の冷却装置1
4を有する。更に、水循環型式の冷却装置14は、処理
回路12によって制御されている電気弁16を備えてい
る。 【0038】冷却ゾーンと加熱ゾーンとの分離を良くす
るために、炉6と冷却装置14との間には熱的な絶縁リ
ング18を備えている。 【0039】本発明による炉6、絶縁リング18及び冷
却装置14は、図2に示すように、るつぼ2の対称軸X
に沿った長さ方向の温度勾配が得られるようにしてい
る。 【0040】図2の温度プロファイルは、ドープされた
固体物質4の規則的な温度上昇に対応する下部20を有
する。下部20において、温度は冷却点T0 から溶融点
fへ通過する。冷却点T0 は20℃(又は周囲温度)
に近い。 【0041】更に、図2の温度プロファイルは、溶融点
f から規則的な温度上昇に対応する中間部22を有
し、物質が置かれる最大加熱温度Tm に達している。最
大加熱温度Tm は、溶融温度を超えており、生成すべき
ドープされた固体物質4と熱力学的に平衡してドープさ
れた液体24が得られるようにする。この最大加熱温度
m は、るつぼ2の垂直部分26により示された炉6の
上部全般で保持される。 【0042】冷却装置14、絶縁リング18及び炉6に
より形成されるアッセンブリは、ガイド・レールを備え
た支持27、及びモータ28と一体であり、るつぼ2を
固定したまま、冷却装置14、絶縁リング18及び炉6
により形成されるアッセンブリの対称軸Xに沿った並進
運動を可能にする。更に、モータ28の起動は処理回路
12により制御される。 【0043】更に、本発明によれば、るつぼ2内に配置
され、るつぼ2の直径より小さな直径2を有する第2の
シリンダ状のるつぼ30がある。るつぼ30はるつぼ2
の対称軸Xに沿って方向付けられた管状をなし、るつぼ
2と一体である。内側のるつぼ30は生成すべき化合物
と同一の化合物により満たされているが、ドーパントか
らは切離されている。 【0044】炉絶縁リング冷却装置アッセンブリは、ド
ープされた液体24と熱力学的に平衡してドープされた
固体物質4を得ると共に、ドープされていない液体34
と熱力学的に平衡して純粋な固体32が得られるように
する。参照番号36及び38は、ドープされた固体とド
ープされた液体との中間面と、ドープされていない固体
とドープされていない液体との中間面とをそれぞれ表わ
している。 【0045】ドーパント濃度が非常に低い場合に、純粋
な又はドープされていない化合物及びドープされた化合
物の溶融温度は僅かに異なるだけなので、前記2つの液
体中間面36及び38は非常に良く似た寸法を有する。 【0046】るつぼ2及び30に対して炉絶縁リング冷
却装置アッセンブリを変位させることにより、凝固を発
生させので、2つの液体中間面36及び38は、純粋な
化合物及びドープされた化合物が完全に凝固するまで同
時的に進行する。 【0047】本発明によれば、凝固の全般において、ド
ープされた液体24、ドープされていない液体34がヘ
アピン状の導電ブリッジ40により電気的にそれぞれ短
絡され、その各分岐が液体中に浸されている。導電ブリ
ッジ40は前記液体に溶解しない物質から作られ、かつ
前記液体に対して化学的に不活性である。ドープされた
固体物質4及びドープされていない固体32は、電気接
点42、44をそれぞれ備えている。特に、これらの電
気接点42、44は前記固体32の最も冷たい領域に配
置されている。 【0048】電気接点42と電気接点44との間に現わ
れる電位差を測定装置46により測定できるようにして
いる。測定装置46により供給され電気信号は処理回路
12に供給される。処理回路12は、当該装置の温度プ
ロファイルを変更するために、測定した電位差の関数と
して、モータ28により炉絶縁リング冷却装置アッセン
ブリの移動速度、直流電源10から炉6の加熱抵抗8へ
の印加電圧、又は電気弁16の開閉により冷却液体の流
速を変更させたり、変更させないものとする。 【0049】必要ならば、外側のるつぼ2の上端に填め
込まれたエンクロージャ48は、真空中でるつぼ2を配
置すること、又はドープされた液体24及びドープされ
ていない液体34上に不活性又は活性なガスを導入する
ことを可能にする。 【0050】本発明による装置の総合的な高さは従来技
術の装置のものよりほぼ半分である。更に、装置の重量
は従来技術の装置のものより1/1.7倍であり、かつ
従来技術の装置のものより1/1.8倍のエネルギを消
費する。 【0051】C1 及びC2 は液体中間面36でドープさ
れた液体24及び固体物質4におけるドーパントの濃度
を設計するために用いられる。mは図3に示すように、
純粋なドーパント化合物の液体の勾配曲線48’であ
る。K0 が純粋な化合物におけるドーパントの熱力学分
布係数であり、ゼーベック係数が化合物の濃度に依存し
ない装置の場合に、V1d及びVsdがそれぞれドープされ
た液体のゼーベック係数及びドープされた固体のゼーベ
ック係数、C2 が存在する相の熱電気係数の関数である
定数とすると、 ΔV=C2 +(V1d−Vsd)×m×Cs /K0 となる。換言すれば、C4 が生成すべき物質に依存する
と、 ΔV=C3 +C4 ×C5s である。 【0052】従って、測定された電位差dVは、ドープ
された固体物質4におけるドーパント係数Cs に比例し
ており、これをチェックすることは容易である。 【0053】更に、図3は固相曲線50、及び溶融点T
f とドープされた固体とドープされた液体との中間面3
6の温度TI との間の過融解ΔTを示す。 【0054】本発明による装置は、重量で0. 5%の濃
度を有するガリウム・ドープド・ゲルマニウムの成長に
用いられていた。 【0055】従って、ドープされた固体物質4及びドー
プされた液体24は、それぞれガリウム・ドープド・ゲ
ルマニウムである。純粋な固体32及びドープされてい
ない純粋な液体34は後者と平衡しており、純粋なゲル
マニウムである。2つの液体間の導電ブリッジ40はタ
ングステン又はカーボンからなり、るつぼ2及び30は
シリコン又はアルミニウムからなる。冷却点T0 、溶融
点Tf 及び最大加熱温度Tm はそれぞれ20℃、937
℃、及び1100℃である。 【発明の効果】 【0056】本発明は、導電物質のドーパント内容の連
続的な測定を可能にし、一方より簡単な実際的な構造と
共に、より小さな総合的な大きさを有し、かつ従来技術
におけるものよりコストが低い。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明によるブリッジマン型式の垂直凝固装置
の概要断面図である。 【図2】図1の装置内の長さ方向の温度プロファイルを
示すグラフである。 【図3】純粋な化合物−ドーパント相、即ち化合物にお
けるドーパント濃度の関数として溶融温度Tf の変動を
示す図である。 【符号の説明】 2、30 るつぼ 4 固体物質 6 炉 14 冷却装置 18 絶縁リング 24、34 液体 27 支持 28 モータ 32 固体 40 導電ブリッジ 42、44 電気接点 46 測定装置
フロントページの続き (72)発明者 ジャン コメラ フランス国, 38610 ジェレ, ラ フ ォリ−ヴァノン (番地なし) (72)発明者 ジャン−ジャック ファヴィール フランス国, 38000 グレノブル, ア ヴニュ アルザス ロレイン 12番地 (72)発明者 アンドレ ルザウ フランス国, 38170 シェイシネ, ア ヴニュ デュヴェルコルス 64番地

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 ドープされた導電物質の凝固及びそのド
    ーパント内容の連続チェック装置において、前記ドープ
    されていない物質(32)の固体と熱平衡してドープさ
    れていない物質(32)の液体(34)を形成する第1
    の加熱手段(30、6、14)と、 ドープされた物質(4)の固体と熱平衡して前記ドープ
    された物質(4)の液体を形成する第2の手段(2、
    6、14)と、 前記ドープされていない液体(34)及び前記ドープさ
    れた液体(24)を電気的に短絡させる手段(40)
    と、 前記ドープされていない物質(32)と前記ドープされ
    た物質(4)との間の電位差を測定する手段(42、4
    4、46)とを備え、前記電位差はドープされた固体と
    ドープされた液体との中間面でドーパント内容を表わし
    ていることを特徴とするドープされた導電物質の凝固及
    びそのドーパント内容の連続チェック装置。 【請求項3】 前記ドープされていない物質を収容する
    第1の細長いるつぼ(30)と、 前記第1のるつぼの第1の部分を加熱し、この第1の部
    分に前記ドープされていない液体(34)を形成する第
    1の加熱手段(6)と、 前記第1のるつぼの第2の部分を冷却し、この第2の部
    分に前記ドープされていない物質(32)を形成する第
    1の冷却手段(14)と、 を備え、前記第2の手段は前記ドープされた物質を収容
    する細長い第2のるつぼ(2)と、 前記るとぼの第1の部分を加熱し、前記第1の部分に前
    記ドープされた液体(24)を形成する第2の加熱手段
    (6)と、 前記第2のるつぼの第2の部分を冷却し、前記第2の部
    分に前記ドープされた物質(4)を形成する第2の冷却
    手段(14)とを備えていることを特徴とする請求項1
    記載のドープされた導電物質の凝固及びそのドーパント
    内容の連続チェック装置。 【請求項4】 前記第1及び第2の加熱手段は同一の炉
    (6)を備えていることを特徴とする請求項3記載のド
    ープされた導電物質の凝固及びそのドーパント内容の連
    続チェック装置。 【請求項5】 前記第1及び第2の冷却手段は単一の冷
    却装置(14)を備えていることを特徴とする請求項3
    記載のドープされた導電物質の凝固及びそのドーパント
    内容の連続チェック装置。 【請求項6】 前記第1のるつぼ(30)は前記第2の
    るつぼ(2)内に位置し、かつ該第2のるつぼと一体で
    あることを特徴とする請求項2記載のドープされた導電
    物質の凝固及びそのドーパント内容の連続チェック装
    置。 【請求項7】 前記第1のるつぼ(30)と前記第1の
    加熱手段(6)との間、及び前記第2のるつぼ(2)と
    前記第2の加熱手段(6)との間で相対的な運動を発生
    させる手段(27、28)を備えていることを特徴とす
    る請求項3記載のドープされた導電物質の凝固及びその
    ドーパント内容の連続チェック装置。 【請求項8】 前記第1及び第2の冷却手段は同一の冷
    却装置(14)を備えていることを特徴とする請求項4
    記載のドープされた導電物質の凝固及びそのドーパント
    内容の連続チェック装置。 【請求項9】 前記第1の加熱手段(6)及び前記第1
    の冷却手段(14)はそのうちの一方が他方の上に配置
    され、熱絶縁手段(18)が前記炉と前記冷却手段との
    間に位置することを特徴とする請求項8記載のドープさ
    れた導電物質の凝固及びそのドーパント内容の連続チェ
    ック装置。 【請求項10】 前記ドープされた液体及び前記ドープ
    されていない液体を前記短絡させる手段(40)は導体
    のブリッジを備え、その一端は前記ドープされた液体及
    び前記ドープされていない液体にそれぞれ浸され、前記
    ブリッジは前記ドープされた液体及び前記ドープされて
    いない液体に対して化学的に不活性であり、前記液体に
    不溶性であることを特徴とする請求項1記載のドープさ
    れた導電物質の凝固及びそのドーパント内容の連続チェ
    ック装置。 【請求項11】 前記ドープされた固体と前記ドープさ
    れていない固体とにおける電位差の測定点は非常に接近
    していることを特徴とする請求項1記載のドープされた
    導電物質の凝固及びそのドーパント内容の連続チェック
    装置。
JP4356399A 1991-12-23 1992-12-22 ドープされた導電物質の凝固及びそのドーパント内容の連続チェック装置 Pending JPH05294775A (ja)

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FR9115995A FR2685483A1 (fr) 1991-12-23 1991-12-23 Dispositif de solidification d'un materiau conducteur de l'electricite dope et de controle en continu de sa teneur en dopant.

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2763344B1 (fr) * 1997-05-16 1999-08-06 Commissariat Energie Atomique Dispositif de solidification et de controle en continu de la croissance cristalline d'un materiau dope ou d'un alliage conducteurs de l'electricite
FR2772394B1 (fr) * 1997-12-17 2000-01-14 Commissariat Energie Atomique Dispositif de mesure de la solidification d'un materiau conducteur de l'electricite, dope, et de controle en continu de sa teneur en dopant
CN116482150B (zh) * 2023-06-25 2023-09-12 浙江珏芯微电子有限公司 一种碲镉汞掺杂激活率评估方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3119778A (en) * 1959-01-20 1964-01-28 Clevite Corp Method and apparatus for crystal growth
US3139653A (en) * 1959-08-06 1964-07-07 Theodore H Orem Apparatus for the growth of preferentially oriented single crystals of metals
BE795847Q (fr) * 1968-09-11 1973-06-18 Salzgitter Peine Stahlwerke Procede de determination de la teneur en oxygene de masses fondues de metaux, en particulier, d'acier
DE2624357A1 (de) * 1975-06-11 1976-12-23 Commissariat Energie Atomique Verfahren und vorrichtung zum messen und regeln der erstarrung eines fluessig/ fest-zweiphasensystems
DD222046A1 (de) * 1983-08-31 1985-05-08 Humboldt Uni Berlin Direktorat Verfahren zur thermoelektrischen prozesskontrolle von halbleiter-kristallzuechtungsvorgaengen
FR2551470B1 (fr) * 1983-09-06 1985-11-08 Crismatec Tete de tirage de monocristaux
FR2597884B1 (fr) * 1986-04-28 1994-03-18 Commissariat A Energie Atomique Procede et dispositif de controle en continu de la surfusion du front de solidification d'un monocristal en cours d'elaboration et application au controle de la croissance d'un crital
US5047113A (en) * 1989-08-23 1991-09-10 Aleksandar Ostrogorsky Method for directional solidification of single crystals

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DE69209473D1 (de) 1996-05-02
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EP0549449A1 (fr) 1993-06-30
EP0549449B1 (fr) 1996-03-27
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