第三章晶体生长.pptVIP

非均质形核临界晶核半径与均质形核完全相同。所以非均匀成核析晶容易进行aθ=0时，△G非均＝0，杂质本身即为晶核；b180θ0时,△Gc非△Gk,杂质促进形核；cθ=180时，△Gc非＝△Gc，杂质不起作用。?G*非均＝?G*均f（?）?G*非均≤?G*均f（?）越小，非均匀成核的临界形核功就越小，临界过冷度就越小。f（?）是决定非均匀成核的一个重要参数。第29页，共60页，星期日，2025年，2月5日接触角对成核位垒的影响?与θ的关系图形第30页，共60页，星期日，2025年，2月5日影响非均匀形核的因素a过冷度,过冷度越大,越容易成核b外来物质表面结构：θ越小越有利。c外来物质表面形貌：表面下凹有利。凹面杂质形核效率最高，平面次之，凸面最差。第31页，共60页，星期日，2025年，2月5日三晶核的长大1晶核长大的条件（1）动态过冷动态过冷度：晶核长大所需的界面过冷度。（是材料凝固的必要条件）（2）足够的温度（3）合适的晶核表面结构第32页，共60页，星期日，2025年，2月5日2液固界面微结构粗糙界面：界面固相一侧的点阵位置只有约50%被固相原子所占据，形成坑坑洼洼、凹凸不平的界面结构。粗糙界面也称“非小晶面”或“非小平面”。光滑界面：界面固相一侧的点阵位置几乎全部为固相原子所占满，只留下少数空位或台阶，从而形成整体上平整光滑的界面结构。光滑界面也称“小晶面”或“小平面”。第33页，共60页，星期日，2025年，2月5日四、晶体生长的两种主要理论(了解)一层生长理论柯塞尔1927年首先提出,后来被斯特兰斯基加以发展内容:它是论述在晶核的光滑表面上生长一层原子面时，质点在界面上进入晶格“座位”的最佳位置是具有三面凹入角的位置

其次具有二面凹入角的位置；最不利的生长位置吸附分子和孔。由此可以得出如下的结论即晶体在理想情况下生长时，先长一条行，然后长相邻的行。在长满一层面网后，再开始长第二层面网。晶面(最外的面网)是平行向外推移而生长的。这就是晶体的层生长理论第34页，共60页，星期日，2025年，2月5日第35页，共60页，星期日，2025年，2月5日二螺旋生长理论弗朗克等人在研究气相中晶体的生长时，估计体系过饱和度不小于25—50％。然而在实验中却难以达到,并且在过饱和度小于2％的气相中晶体亦能生长。这种现象并不是层生长理论所能解释的。为了解决理论与实际的矛盾,他们根据实际晶体结构的各种缺陷中最常见的位错现象，在1949年提出了晶体的螺旋生长理论。内容:晶体生长界面上螺旋位错露头点可作为晶体生长的台阶源，促进光滑界面上的生长。第36页，共60页，星期日，2025年，2月5日证实了螺旋生长理论第37页，共60页，星期日，2025年，2月5日第38页，共60页，星期日，2025年，2月5日五、晶体外形几个结论(掌握)1)一定体积的晶体,平衡时形状总表面能最小2)与生长条件和性质有关法向速度生长慢的晶面,生长过程中变大变宽,保留法向速度生长快的晶面,生长过程中变小变窄,消失3)原子密排面容易保留第39页，共60页，星期日，2025年，2月5日3-3硅锗单晶生长第40页，共60页，星期日，2025年，2月5日单晶材料的生长，是物质的非晶态，多晶态，或能够形成该物质的反应物，通过一定的物理或化学手段转变为单晶状态的过程。首先将结晶的物质通过熔化或溶解方式转变成熔体或溶液。再控制其热力学条件生成晶相，并让其长大。可分为熔体生长法、溶液生长法和气相生长法。而从生长方式来说，可分为水平生长、垂直生长和晶体的拉制等。第41页，共60页，星期日，2025年，2月5日单晶硅圆片按其直径分为6英寸、8英寸、12英寸（300毫米）及18英寸（450毫米）等。直径越大的圆片，所能刻制的集成电路越多，芯片的成本也就越低。但大尺寸晶片对材料和技术的要求也越高。单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZCzochralski）、区熔法（FZ,Float-Zone）和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒，外延法生长单晶硅薄膜。第42页，共60页，星期日，2025年，2月5日第三章晶体生长第1页，共60页，星期日，2025年，2月5