क्रिस्टल खींचने के दौरान रेडियल प्रतिरोधकता एकरूपता का नियंत्रण

एकल क्रिस्टल की रेडियल प्रतिरोधकता की एकरूपता को प्रभावित करने वाले मुख्य कारण ठोस-तरल इंटरफ़ेस की समतलता और क्रिस्टल विकास के दौरान छोटे विमान प्रभाव हैं

ठोस-तरल इंटरफ़ेस की समतलता का प्रभाव क्रिस्टल विकास के दौरान, यदि पिघल को समान रूप से हिलाया जाता है, तो समान प्रतिरोध सतह ठोस-तरल इंटरफ़ेस होती है (पिघल में अशुद्धता एकाग्रता क्रिस्टल में अशुद्धता एकाग्रता से भिन्न होती है, इसलिए) प्रतिरोधकता अलग है, और प्रतिरोध केवल ठोस-तरल इंटरफ़ेस पर बराबर है)। जब अशुद्धता K<1, पिघलने के लिए उत्तल इंटरफ़ेस रेडियल प्रतिरोधकता को मध्य में उच्च और किनारे पर कम होने का कारण बनेगा, जबकि पिघलने के लिए अवतल इंटरफ़ेस विपरीत है। समतल ठोस-तरल इंटरफ़ेस की रेडियल प्रतिरोधकता एकरूपता बेहतर है। क्रिस्टल खींचने के दौरान ठोस-तरल इंटरफ़ेस का आकार थर्मल क्षेत्र वितरण और क्रिस्टल विकास ऑपरेटिंग पैरामीटर जैसे कारकों द्वारा निर्धारित किया जाता है। सीधे खींचे गए एकल क्रिस्टल में, ठोस-तरल सतह का आकार भट्ठी के तापमान वितरण और क्रिस्टल गर्मी अपव्यय जैसे कारकों के संयुक्त प्रभाव का परिणाम है।

क्रिस्टल खींचते समय, ठोस-तरल इंटरफ़ेस पर चार मुख्य प्रकार के ताप विनिमय होते हैं:

पिघले हुए सिलिकॉन के जमने से चरण परिवर्तन की गुप्त ऊष्मा निकलती है

पिघल का ताप संचालन

क्रिस्टल के माध्यम से ऊष्मा का ऊपर की ओर संचालन

क्रिस्टल के माध्यम से विकिरण ऊष्मा बाहर की ओर निकलती है
गुप्त ऊष्मा पूरे इंटरफ़ेस के लिए एक समान होती है, और विकास दर स्थिर होने पर इसका आकार नहीं बदलता है। (तेज़ ताप संचालन, तेज़ शीतलन, और बढ़ी हुई जमने की दर)

जब बढ़ते क्रिस्टल का सिर एकल क्रिस्टल भट्टी के जल-ठंडा बीज क्रिस्टल रॉड के करीब होता है, तो क्रिस्टल में तापमान प्रवणता बड़ी होती है, जो क्रिस्टल की अनुदैर्ध्य गर्मी चालन को सतह विकिरण गर्मी से अधिक बनाती है, इसलिए ठोस-तरल इंटरफ़ेस पिघलने के लिए उत्तल है।

जब क्रिस्टल मध्य तक बढ़ता है, तो अनुदैर्ध्य ताप चालन सतह विकिरण ताप के बराबर होता है, इसलिए इंटरफ़ेस सीधा होता है।

क्रिस्टल की पूंछ पर, अनुदैर्ध्य ताप चालन सतह विकिरण ताप से कम होता है, जिससे ठोस-तरल इंटरफ़ेस पिघलने के लिए अवतल हो जाता है।
एक समान रेडियल प्रतिरोधकता वाला एकल क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए, ठोस-तरल इंटरफ़ेस को समतल किया जाना चाहिए।
उपयोग की जाने वाली विधियाँ हैं: ①थर्मल क्षेत्र के रेडियल तापमान प्रवणता को कम करने के लिए क्रिस्टल ग्रोथ थर्मल सिस्टम को समायोजित करें।
②क्रिस्टल पुलिंग ऑपरेशन मापदंडों को समायोजित करें। उदाहरण के लिए, पिघलने के लिए उत्तल इंटरफ़ेस के लिए, क्रिस्टल जमने की दर बढ़ाने के लिए खींचने की गति बढ़ाएं। इस समय, इंटरफ़ेस पर जारी क्रिस्टलीकरण गुप्त गर्मी में वृद्धि के कारण, इंटरफ़ेस के पास पिघला हुआ तापमान बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इंटरफ़ेस पर क्रिस्टल का एक हिस्सा पिघल जाता है, जिससे इंटरफ़ेस सपाट हो जाता है। इसके विपरीत, यदि विकास इंटरफ़ेस पिघल की ओर अवतल है, तो विकास दर कम हो सकती है, और पिघल इसी मात्रा को ठोस बना देगा, जिससे विकास इंटरफ़ेस सपाट हो जाएगा।
③ क्रिस्टल या क्रूसिबल की घूर्णन गति को समायोजित करें। क्रिस्टल घूर्णन गति बढ़ने से ठोस-तरल इंटरफ़ेस पर नीचे से ऊपर की ओर जाने वाले उच्च तापमान वाले तरल प्रवाह में वृद्धि होगी, जिससे इंटरफ़ेस उत्तल से अवतल में बदल जाएगा। क्रूसिबल के घूमने से होने वाले तरल प्रवाह की दिशा प्राकृतिक संवहन के समान होती है, और प्रभाव क्रिस्टल के घूमने के बिल्कुल विपरीत होता है।
④ क्रूसिबल के आंतरिक व्यास और क्रिस्टल के व्यास का अनुपात बढ़ाने से ठोस-तरल इंटरफ़ेस समतल हो जाएगा, और क्रिस्टल में अव्यवस्था घनत्व और ऑक्सीजन सामग्री भी कम हो सकती है। आम तौर पर, क्रूसिबल व्यास: क्रिस्टल व्यास = 3~2.5:1.
लघु तल प्रभाव का प्रभाव
क्रूसिबल में पिघले इज़ोटेर्म की सीमा के कारण क्रिस्टल विकास का ठोस-तरल इंटरफ़ेस अक्सर घुमावदार होता है। यदि क्रिस्टल वृद्धि के दौरान क्रिस्टल को तेजी से उठाया जाता है, तो (111) जर्मेनियम और सिलिकॉन एकल क्रिस्टल के ठोस-तरल इंटरफ़ेस पर एक छोटा सपाट विमान दिखाई देगा। यह (111) परमाणु क्लोज-पैक्ड विमान है, जिसे आमतौर पर छोटा विमान कहा जाता है।
छोटे समतल क्षेत्र में अशुद्धता सांद्रता गैर-छोटे समतल क्षेत्र से बहुत भिन्न होती है। छोटे समतल क्षेत्र में अशुद्धियों के असामान्य वितरण की इस घटना को लघु समतल प्रभाव कहा जाता है।
छोटे विमान प्रभाव के कारण, छोटे विमान क्षेत्र की प्रतिरोधकता कम हो जाएगी, और गंभीर मामलों में, अशुद्धता पाइप कोर दिखाई देंगे। छोटे विमान प्रभाव के कारण होने वाली रेडियल प्रतिरोधकता असमानता को खत्म करने के लिए, ठोस-तरल इंटरफ़ेस को समतल करने की आवश्यकता है।

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