布里支曼法
布里支曼法(Bridgman method)是一种培育单晶的方法。这种方法的要点是将需要培育单晶的材料放在一个垂直放置的带有尖端的坩埚内,然后从坩埚的尖端开始通过一个陡的温度梯度作定向凝固。通过的速度根据不同材料有不同的要求。在这种方法中,材料的定向凝固可以通过移动炉子或移动坩埚来达到。把布里支曼技术应用于水平方式的单晶生长,称为水平布里支曼法。
基本信息
- 中文名
布里支曼法
- 外文名
Bridgman method
- 目的
培育单晶
- 时间
1925年
- 应用
生产砷化镓单晶
- 包含
水平布里支曼法(HB)
简介
布里支曼法(crystals growth by Bridgman metthod) 是半导体晶体生长的主要方法之一。1925年美国的布里支曼(Bridgman)发明了这种生长单晶的方法,称为布里支曼法。经完善后用来生长Ⅱ一Ⅵ族化合物晶体和砷化镓单晶,已成为生产砷化镓单晶的主要方法。
生长方式
布里支曼法实际是定向结晶法,即在特定温度场的条件下,使材料保持全熔状态,从熔体的一端到另一端缓慢降温而结晶。布里支曼法用以下几种方式来完成单晶生长:
(1)盛晶体的容器不动,而整个加热炉移动,这样靠结晶部位的温度移动而生成单晶。
(2)加热炉不动,而盛晶体的容器移动,使熔体缓慢地经过特定的温度梯度部位而生成单晶。
(3)加热炉与盛晶体容器均不移动,而采用降温的方法使温度场变化而生长成单晶,此种方法称为梯度凝固法。
分类
水平布里支曼法(HB)
HB法主要用来生长砷化镓单晶,亦用来生长砷化铟、锑化铟及锑化镓等单晶。HB炉分为两温区炉(2T-HB)、三温区炉(3T-HB)和梯度凝固炉(HGF)。
2T-HB炉是HB法生长砷化镓单晶典型的方法。而3T-HB是生长砷化镓单晶较为理想的方法,在高低温之间增加了一段中温区,这样生长界面附近的温度梯度小,有利于单晶生长又能改善晶体的完整性。研究结果表明,中温区的存在能抑制镓和石英的反应,减少硅的污染。
HB炉要求稳定的温度控制,现已发展到带有程序的温控系统,并由计算机来控制若干台HB炉。
HB法设备简单,可用来生长各种规格的砷化镓单晶。单晶的完整性好,晶片的形状一般为D形,可加工成所需要的矩形和圆形。已能生产φ50mm、φ76mm的标准圆片,并已研制出φ100mm的晶片。
垂直布里支曼法(VB)
VB法一般用来生长Ⅱ一Ⅵ族化合物半导体,如(CdSe、CdTe等,其生长速度很慢。对于ZnS、ZnSe、CdS和ZnTe等晶体,由于它们的饱和蒸汽压很高,难以用此种方法来完成。又发展了高压布里支曼法来制备这类晶体。
应用
半导体单晶的生长,尤其是砷化物、磷化物单晶的生长,大多采用这种工艺,并根据材料本身的特点对工艺作一些改进,可得到较好的结果。