The low thermal gradient CZ technique as a way of growing of dislocation-free germanium crystals

Moskovskih, V.A.; Kasimkin, P.V.; Shlegel, V.N.; Vasiliev, Ya.V.; Gridchin, V.A.; Подкопаев, О. И.

doi:10.1016/j.jcrysgro.2014.01.072

Cited by 14 publications

(4 citation statements)

References 4 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…It is well known that the multiplication of dislocations is influenced by the stresses in a growing crystal. For example, low thermal stresses and dislocation densities can be achieved by specially designing the hot zone to reduce the temperature gradients [4].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Coupled Approach to Compute the Dislocation Density Development during Czochralski Growth and Its Application to the Growth of High-Purity Germanium (HPGe)

Miller,

Sabanskis,

Gybin

et al. 2023

Crystals

View full text Add to dashboard Cite

The evolution of the dislocation density during Czochralski growth is computed by the combination of global thermal calculations and local computation of the stress and dislocation density in the crystal. The global simulation was performed using the open-source software Elmer (version 8.4) and the local simulation with the open-source software MACPLAS (version of 23.1.2023). Interpolation both in space and time was used to transfer the boundary conditions from the global simulations to the local model, which uses a different mesh discretization and a considerably smaller time step. We applied this approach to the Czochralski growth of a high-purity Ge crystal. The heater power change predicted by the global model as well as the final dislocation density distribution in the crystal simulated by the local model are correlated to the experimental results.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Coupled Approach to Compute the Dislocation Density Development during Czochralski Growth and Its Application to the Growth of High-Purity Germanium (HPGe)

Miller,

Sabanskis,

Gybin

et al. 2023

Crystals

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Одним из перспективных методов получения высококачественных бездислокационных монокристаллов Ge является низкоградиентный метод Чохральского (Low Thermal Gradient Czochralski technique-LTG Cz). Данный метод успешно использовался для получения оксидных кристаллов с рекордными характеристиками [1], возможность его применения для роста Ge показана в работах [2,3]. Реализованные в LTG Cz технологические решения позволяют существенно снизить градиент температур в расплаве и растущем монокристалле (до ~1K/см) и уменьшить уровень термических напряжений.…”

unclassified

Электрофизические параметры и дефекты структуры Ge, полученного низкоградиентным методом Чохральского / Фрицлер К.Б., Труханов Е.М., Касимкин П.В., Шлегель В.Н., Васильев Я.В.

2019

Тезисы Докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «полупроводники-2019»

View full text Add to dashboard Cite

В настоящее время монокристаллический германий широко используется в различных областях микро- наноэлетроники и фотоники. Одним из перспективных методов получения высококачественных бездислокационных монокристаллов Ge является низкоградиентный метод Чохральского (Low Thermal Gradient Czochralski technique– LTG Cz). Данный метод успешно использовался для получения оксидных кристаллов с рекордными характеристиками [1], возможность его применения для роста Ge показана в работах [2,3]. Реализованные в LTG Cz технологические решения позволяют существенно снизить градиент температур в расплаве и растущем монокристалле (до ~1K/см) и уменьшить уровень термических напряжений. В настоящей работе представлены результаты исследования структурного состояния и распределения электрофизических параметров в кристаллах Ge, полученных методом LTG Cz в условиях низких градиентов температур. Измерения удельного электрического сопротивления ρ проводились четырехзондовым методом. Распределение времени жизни неравновесных носителей заряда в кристаллах  исследовалось с помощью бесконтактного СВЧ метода. Дефектная структура образцов изучалась с использованием селективного травления. Тепловой узел в методе LTG Cz не имеет окон для наблюдения, поскольку они искажали бы тепловое поле. Информацию для работы системы регулирования можно получать только из показаний весового датчика. Как известно для германия, в особенности в случае низких скоростей кристаллизации, имеет место так называемая «аномальная» зависимость весового сигнала от времени, приводящая к появлению положительной обратной связи в ходе процесса роста [4,5]. Авторами [6] разработана методика оценки диаметра кристалла на основе модуляции весового сигнала при помощи периодических возвратно-поступательных движений штока держателя затравки. Это позволило повысить устойчивость системы управления, применяя типовые алгоритмы регулирования. Показано, что используемый метод весового контроля позволяет успешно управлять процессом роста германия из-под флюса B2O3, что перспективно для получения бездислокационных кристаллов германия [7]. Исследованы электрофизические характеристики и дефектная структура монокристаллов Ge, выращенных методом LTG Cz из-под флюса. Изучено влияние периодических возмущений процесса роста на однородность распределения электрофизических параметров в монокристаллах. Представлены результаты исследования распределения ρ и  в легированных сурьмой кристаллах Ge при различных режимах модуляции весового сигнала. Продемонстрировано, что используемая техника весового контроля позволяет обеспечить высокую однородность распределения электрофизических параметров.

show abstract

“…В условиях низких градиентов температуры преобладающим становится слоевой механизм роста, причем фронт кристаллизации оказывается полностью ограненным. Первые результаты по выращиванию этим методом монокристаллов германия были приведены в работе [3,4]. Тепловой узел в LTG Cz не имеет окон для наблюдения, поскольку они искажали бы тепловое поле.…”

unclassified

Роль Гранных Форм Для Получения Бездислокационных Кристаллов Германия Низкоградиентным Методом Чохральского / Касимкин П.В., Шлегель В.Н., Васильев Я.В., Курусь А.Ф.

2019

Тезисы Докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «полупроводники-2019»

View full text Add to dashboard Cite

Германий – широко используемый материал для оптических и электронных приложений. Зачастую совершенство структуры кристалла является определяющим качество конечного изделия. Так, для создания солнечных элементов с высоким КПД требуются бездислокационные подложки германия. В работе [1] на примере галлий-гадолиниевого граната показана возможность блокировать прорастание дислокаций за счет огранения кристалла и, таким образом, получения бездислокационной структуры. Подобный подход можно применить при использовании низкоградиентного метода Чохральского (Low Thermal Gradient Czochraski technique - LTG Cz).[2]. Данный метод успешно используется для выращивания оксидных кристаллов с рекордными характеристиками. В условиях низких градиентов температуры преобладающим становится слоевой механизм роста, причем фронт кристаллизации оказывается полностью ограненным. Первые результаты по выращиванию этим методом монокристаллов германия были приведены в работе [3,4]. Тепловой узел в LTG Cz не имеет окон для наблюдения, поскольку они искажали бы тепловое поле. Информацию для работы системы регулирования можно получать только из показаний весового датчика. Как известно при выращивании полупроводниковых материалов с весовым контролем величины поперечного сечения кристалла так называемая «аномальная» зависимость весового сигнала от времени приводит к неустойчивости системы, особенно при низких скоростях кристаллизации [5]. Для решения этой проблемы в работе [6] был предложен и успешно применен способ оценки величины поперечного сечения кристалла с использованием модуляции весового сигнала периодическими возвратно-поступательными перемещениями штока затравкодержателя. Показано, что возмущения процесса роста в системе управления с периодической модуляцией весового сигнала не приводят к возникновению структурных дефектов в кристалле. В настоящей работе представлены результаты серии процессов роста кристаллов германия по направлению <111> и <100>, проведенных в условия экстремально низких градиентов температуры и ограниченных начальной стадией. Прослежена эволюция дислокационной картины у кристаллов с полным и частичным огранением фронта для направления <111>. Показана возможность получить таким способом на начальной стадии роста бесдислокационные кристаллы германия или кристаллы, содержащие единичные дислокации. В отличие от этого у кристаллов, растущих по направлению <100> по нормальному механизму с округлым фронтом в тех же тепловых условиях плотность дислокаций не удается уменьшить ниже уровня ~ 102 -103 см-2.

show abstract

The low thermal gradient CZ technique as a way of growing of dislocation-free germanium crystals

Cited by 14 publications

References 4 publications

A Coupled Approach to Compute the Dislocation Density Development during Czochralski Growth and Its Application to the Growth of High-Purity Germanium (HPGe)

A Coupled Approach to Compute the Dislocation Density Development during Czochralski Growth and Its Application to the Growth of High-Purity Germanium (HPGe)

Роль Гранных Форм Для Получения Бездислокационных Кристаллов Германия Низкоградиентным Методом Чохральского / Касимкин П.В., Шлегель В.Н., Васильев Я.В., Курусь А.Ф.

Contact Info

Product

Resources

About