up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله رشد بلور PDF
QR code - رشد بلور

رشد بلور

بلورهاي نيم رسانا که براي ساخت قطعات الکترونيکي و مدارهاي مجتمع استفاده مي شوند، بايد به صورت دقيق رشد داده شده و ناخالصيهاي آنها جدا گردد. در زير به سه روش رشد اين بلورها اشاره مي کنيم.
پيشرفت تکنولوژي قطعات حالت جامد نه تنها به توسعه مفاهيم قطعات الکترونيکي بلکه به بهبود مواد نيز وابسته بوده است. شرايط رشد بلورهاي نيم رسانا که براي ساخت قطعات الکترونيک استفاده مي شود، بسيار دقيق تر و مشکل تر از ساير مواد است. علاوه بر اين که نيم رساناها بايد به صورت تک بلورهاي بزرگ در دسترس باشند، بايد خلوص آنها نيز در محدوده بسيار ظريفي کنترل شود. مثلا تراکم بيشتر ناخالصيهاي مورد استفاده در بلورهاي سيليسيوم فعلي از يک قسمت در ده ميليارد کمتر است. چنين درجاتي از خلوص ، مستلزم دقت بسيار در استفاده و بکارگيري مواد در هر مرحله از فرآيند ساخت است.
● تاريخچه
رشد سيليسيوم تک بلور اولين بار در آغاز و ميانه دهه ۱۹۵۰ انجام گرفت که هم اکنون نيز در ساخت مدارهاي مجتمع از آن استفاده مي شود.
● روشهاي رشد بلور
۱) رشد از مذاب
يک روش متداول براي رشد تک بلورها ، سرد کردن انتخابي ماده مذاب است به گونه اي که انجماد در راستاي يک جهت بلوري خاص انجام مي پذيرد.
يک مثال
ظرفي از جنس سيليکا (کوارتز شيشه اي) در نظر بگيريد که داراي ژرمانيوم (Ge) مذاب است و مي توان آن را طوري از کوره بيرون آورد که انجماد از يک انتها شروع شده به تدريج تا انتهاي ديگر پيش رود. با قرار دادن يک دانه بلوري کوچک در نقطه شروع انجماد مي توان کيفيت رشد بلور را بالا برد. شکل بلور بدست آمده توسط ظرف ذوب تعيين مي شود. ژرمانيوم ، گاليم آرسنيک (GaAs) و ديگر بلورهاي نيم رسانا اغلب با اين روش که معمولا روش بريجمن (Bridgman) افقي ناميده مي شود، رشد داده مي شوند.
▪ معايب رشد بلور در ظرف ذوب
در اين روش ماده مذاب با ديوارهاي ظرف تماس پيدا مي کند و در نتيجه در هنگام انجماد تنش هايي ايجاد مي شود که بلور را از حالت ساختار شبکه اي کامل خارج مي سازد. اين نکته بويژه در مورد Si که داراي نقطه ذوب بالايي بوده و تمايل به چسبيدن به مواد مذاب را دارد، مشکل جدي است.
۲) روش جايگزين
يک روش جايگزين ، کشيدن بلور از مذاب در هنگام رشد آن است. در اين روش يک دانه بلوري در داخل ماده مذاب قرار داده شده و به آهستگي بالا کشيده مي شود و به بلور امکان رشد بر روي دانه را مي دهد. معمولا در هنگام رشد ، بلور به آهستگي چرخانده مي شود تا علاوه بر هم زدن ملايم مذاب از هر گونه تغييرات دما که منجر به انجماد غير همگن مي شود، متوسط گيري کند. اين روش ، روش چوکرالسکي (Czochoralski) ناميده مي شود.
۳) پالايش ناحيه اي و رشد ناحيه شناور
استفاده از ناحيه مذاب متحرک به خصوص وقتي که رفت و برگشتهاي متعددي در راستاي شمش انجام مي پذيرد، موجب خلوص قابل توجهي در ماده اوليه مي شود. اين فرايند پالايش ناحيه اي ناميده مي شود. تکنيکهاي متداول براي ذوب شمش عبارتند از : تابش گرما از يک گرماده مقاومتي ، گرمايش القايي و گرمايش بوسيله بمباران الکتروني در فصل مشترک مايع و جامد که در حال انجماد است. توزيع خاصي از ناخالصيها بين دو فاز وجود خواهد داشت، کميت مهمي که اين ويژگي را مشخص مي کند، ضريب توزيع Distribution Coefficient است که به صورت نسبت تراکم ناخالصي در جامد به تراکم آن در مايع در حالت تعادل تعريف مي شود.
ضريب توزيع تابعي از ماده ، ناخالصي دماي مرز مشترک بين جامد و مايع و سرعت رشد است. اگر مرورهاي متعددي صورت گيرد، طول بيشتري از شمش خالص شده و پس از مرورهاي متعدد اکثر ناخالصي ها به انتهاي شمش کشيده مي شود که مي توان آن را بريد و جدا کرد و در نتيجه يک بلور با خلوص خيلي زياد باقي مي ماند. ضريب توزيع که روند بالايش ناحيه اي را کنترل مي کند، در هر گونه رشد از مذاب نيز اهميت دارد.

ويتامين ها وموادمعدني : هرچند درضمن فرايند حرارتي ، پاره اي از ويتامين هاي موجود درشير كاهش مي يابند ، اما بعضي از اين تركيبات به وسيله باكتري هاي ماس ...

بلور شکلي از ماده جامد است که در آن مولکولها ٬ اتمها و يونها با آرايشي منظم در کنار يکديگر قرار دارد . تکرار اين آرايش منظم در سه جهت فضايي سبب بزرگتر ...

بلورهاي مايع موادي هستند که خواص ساختاري و مکانيکي آنها چيزي بينابين خواص مايعات و بلورهاست. فهم و درک اين حالت ماده براي دانشمندان قرن هاي نوزدهم و ب ...

هورمون رشد (growth hormone) ، يک پلي پپتيد متشکل از ۱۹۲ اسيد آمينه است که در ساختمان آن دو پيوند دي سولفور وجود دارد. هورمون رشد در گونه هاي مختلف متف ...

● انواع کريستالها بر حسب نيروهاي بستگي بين اتمها و مولکولهاي آنها ▪ يوني : اين کريستالها ، کريستالهايي هستند که در آنها الکترونهاي والانس از يک اتم به ...

فناوري نانو عبارت است از طراحي، تعيين ويژگي ها، استفاده از ساختارها، وسايل و سيستم هايي که قابليت کنترل شکل و اندازه در حد نانومتر را دارا باشند و در ...

بشر با تلاش براي دستيابي به مواد جديد, با استفاده از مواد ألي (عمدتا هيدروكربنها) موجود در طبيعت به توليد مواد مصنوعي نايل شد. اين مواد عمدتا شامل عنص ...

● تاريخچه در پي کشف پراش اشعه هاي ايکس توسط رونتگن و انتشار يک رشته محاسبات و پيش بيني هاي ساده و موفقيت آميز در مورد ويژگيهاي بلورين ، بررسي ساختارها ...

دانلود نسخه PDF - رشد بلور