книги из ГПНТБ / Аммер, С. А. Нитевидные кристаллы (получение, механизмы и кинетика роста) учеб. пособие

-161 -

В работах [561-563] рассмотрены существующие метода рас­

чета скоростей массопереноса полупроводниковых соединений типа в закрытой системе в зависимости от концентрации перенос­

чика. Обычно, когда перенос определяется диффузией, при расче­ тах пренебрегают конвекционным фактором. Однако, неучет этого

приводит к существенным ошибкам.

НК соединений АЭВ5 удается выращивать и в газовом потоке.

Транспортирующим агентом обычно служит водород, содержащий па­

ры вода, или хлористый водород. Рост усов происходит на кристал­ лических подложках из того же материала, что и получаемые НК.

При этом один или несколько компонентов могут подаваться в з о - _

ну реакции в виде газообразных соединений вместе с потоком.

Например, при выращивании усов арсенида галлия шшьяк достав­

шие температурные градиент# способствуют высоким скоростям рос­

соединениях (паре воды), видимо, также принимает участие в хи­ мических процессах,. Так для арсенида галлия предполагается об­ разование кристаллов в результате обратимой химической.реак­ ции [575] :

+H20 ^ r GaaO(r) + (г) + (г) (9D

Большую роль в кристаллообразовании и в этом одучае игра­ ют примеси некоторых металлов, вводимые в зону роста в чистом

- 164

виде иди,,в виде галогенидов, ото часто используется, в част­

ности, в целях, легирования, когда нужно получить НК о опреде­

ленный типом проводииости и концентрацией носителей.

Энтел и Эффер [587] предложили иетод выращивания кристал­

лов интерметаллических соединений А^В?, несколько отличающий­

ся от раи^е. рассмотренных. Так при взаимодействии с мышьяком

в эвакуированных кварцевых ампулах были осуществлены реакции

Получены нитевидные и другие кристаллы. В результате окисли­ тельно-восстановительных транспортных реакций получают НК

температурах, когда соединения диссоциируют. Кроме ампульного,

для этих же целей применяют и методы газового потока.

Металлы

Приведем такие некоторые примеры применения химических транспортных реакций для выращивания кристаллов некоторых ме­ таллов и окислов.

Келево. В условиях химического переноса в стационарных условиях получали НК железа. В работах [148,149] для этой цели была выбрана сиотена, в которой перенос металла из горя-

- 1 6 5

чей зоны в холодную происходил по обратйиОй1реакции с хлорис­

вакуумирования и заполнения газообразным хлористым водородом

ампула запаивалась. Перенос обуславливался температурным Гра­

росли на затравочных НК и на стенках ампулы при определенном

давлении, влажности НС б- и градиенте температур. Наряду с

ростом усов наблюдалось эпитаксиальное наращивание слоев же­ леза на поверхности ампулы и затравки. В отсутствии затравоч­ ных кристаллов рост усов не происходил. По-видимому, это было связано с изменением пересыщения в зоне роота.

Ленточные НК железа были получены в системе с бромом в

качестве переносчика [590] .

Вольфрам. Реакции переноса металлов могут иметь место

в среде влажного водорода и приводить к образованию нитевид­

В сухой водороде роста не наблюдалось.

Рост игольчатых кристаллов вольфрама изучался также Алек­ сандровны [593,594] в замкнутых кварцевых трубках на спирали

нз вольфрамовой проволоки, нагреваемой пропусканием тока до

2800-2900°С. Трубка заполнялась аргоном и парами йода (40-

80 мг^л"^). Однако, усы образовывались лишь в присутствии влаги. В связи с этим остается не ясным играет ли здесь роль перенос с участием йода или происходит реакция типа (94).

Вейсом [595] была показана возможность получения НК воль­

фрама в галогенидных системах и, в частности, в системе \Х/'+йп2 ,

Рост производился в запаянных кварцевых ампулах объемом IP-

проводящих кристаллов окислов со структурой корунда. Для этой цели им был выбран метод химических транспортных реакций, приме ненный ранее для вымащивания НК железа и его окислов. Удалось

167 -

Вместе с ними образовывались НК Тi 0^ в виде пуха и осаждал­

ся металлический титан. Это было связано о тем, что одновре­

Совокупность указанных реакций делала невозможным получение однофазных кристаллов. Авторы провели подробный термодинами­ ческий анализ рассматриваемой оиотемы, однако не ваяли спосо­ ба разделения или подавления нежелательных реакций.

-168 -

ВЫРАЩИВАНИЕ НК ИЗ РАСТВОРОВ

Ооаждение из кидких растворов с технологической точки зрения является очень удобными методой выращивания кристаллов многих веществ. Для получения НК необходимо создание условий кристаллизации в пересыщенных растворах. Пересыщение достига­ ется охлаждением, испарением или иным способом. Большой мате­ риал по втии вопросам представлен в обзорах [10,28,597] .

а) Образование НК в водных растворах Дьюлаи [598,599] выращивал НК Кбг и 1ЧаОе. при переох­

лаждении насыщенного при 70°С раствора соли в запаянной стеклян­

ной ампуле. Если переохлажденный примерно на 20° раствор интен­

сивно перемешать, то образуется множество кристаллов. Через 5-

подложки для роста использовались массивные кристаллы, погру­

1 6 9 -

на выращивались на поверхности кристаллов магния и его спла­ вов с алюминием и цинком в водных растворах селеновой кислоты

(4-8% И2 Ье Oj, ) [606] . Кристаллы образовывались в большем количестве на неотодженных подложках.

Нередко на массивных монокристаллах, извлеченных из раст­

воров, при их высыхании таете наблюдается рост усов: hlcxCtO^

лодки на зарождение и скорость роста НК различных материалов.

Подробное исследование влияния поливинилового спирта в раство­

сорбируются на боковых ступенях роста кристаллов, способствуя

довалось также влияние аниона ОН. Указанные примеси затрудня­ ют рост НК. Особенно сильное воздействие имели именно те при­