رشد بلور

به مواد جامدی که اجزای سازنده‌ی آنها (مولکول،اتم یا یون‌ها) در سه جهت فضایی به صورت منظمی کنار هم قرار گرفته باشند، کریستال یا بُلور می‌گویند. ساختارهای بلورین نظم بلند دامنه داشته و خواص ناهمسانگرد دارند.بلورهای نیم رسانا که برای ساخت قطعات الکترونیکی و مدارهای مجتمع استفاده می‌شوند، باید به صورت دقیق رشد داده شده و ناخالصیهای آنها جدا گردد. در زیر به سه روش رشد این بلورها اشاره می‌کنیم.
شنبه، 19 ارديبهشت 1388
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
رشد بلور
رشد بلور
رشد بلور

تهیه کننده : اثیر کربلایی
منبع : راسخون


به مواد جامدی که اجزای سازنده‌ی آنها (مولکول،اتم یا یون‌ها) در سه جهت فضایی به صورت منظمی کنار هم قرار گرفته باشند، کریستال یا بُلور می‌گویند. ساختارهای بلورین نظم بلند دامنه داشته و خواص ناهمسانگرد دارند.بلورهای نیم رسانا که برای ساخت قطعات الکترونیکی و مدارهای مجتمع استفاده می‌شوند، باید به صورت دقیق رشد داده شده و ناخالصیهای آنها جدا گردد. در زیر به سه روش رشد این بلورها اشاره می‌کنیم.
پیشرفت تکنولوژی قطعات حالت جامد نه تنها به توسعه مفاهیم قطعات الکترونیکی بلکه به بهبود مواد نیز وابسته بوده است. شرایط رشد بلورهای نیم رسانا که برای ساخت قطعات الکترونیک استفاده می‌شود، بسیار دقیق‌تر و مشکل‌تر از سایر مواد است. علاوه بر این که نیم رساناها باید به صورت تک بلورهای بزرگ در دسترس باشند، باید خلوص آنها نیز در محدوده بسیار ظریفی کنترل شود. مثلا تراکم بیشتر ناخالصیهای مورد استفاده در بلورهای سیلیسیوم فعلی از یک قسمت در ده میلیارد کمتر است. چنین درجاتی از خلوص ، مستلزم دقت بسیار در استفاده و بکارگیری مواد در هر مرحله از فرآیند ساخت است.

تاریخچه

اولین ارجاع به آرایش منظم ذرات سازنده‌ی بلورها در آثار ستاره‌شناس مشهور ج.کپلر (۱۶۱۹) و رابرت هوک (۱۶۶۵) کاشف میکروسکوپ یافت می‌شود. مدتی بعد دانشمند مشهور کریستین هوگنز (۱۶۹۰) خواص نوری کریستال‌های کلسیت (CaCO3) را بررسی کرده و فرضیه‌ای را ارائه کرد که کریستال‌ها از ذرات بسیار کوچکی با شکل مشخص ساخته شده‌اند. پس از آن م.و. اومونوسوف (۱۷۶۵-۱۷۱۱) تئوری ذره‌ای ساختار مواد را کامل کرد. او فرض کرد که ذرات شکل کروی داشته باشند.
رشد سیلیسیوم تک بلور اولین بار در آغاز و میانه دهه ۱۹۵۰ انجام گرفت که هم اکنون نیز در ساخت مدارهای مجتمع از آن استفاده می‌شود.
رشد بلور

روشهای رشد بلور

۱- رشد از مذاب
یک روش متداول برای رشد تک بلورها ، سرد کردن انتخابی ماده مذاب است به گونه‌ای که انجماد در راستای یک جهت بلوری خاص انجام می‌پذیرد.
ـ یک مثال
ظرفی از جنس سیلیکا (کوارتز شیشه‌ای) در نظر بگیرید که دارای ژرمانیوم (Ge) مذاب است و می‌توان آن را طوری از کوره بیرون آورد که انجماد از یک انتها شروع شده به تدریج تا انتهای دیگر پیش رود. با قرار دادن یک دانه بلوری کوچک در نقطه شروع انجماد می‌توان کیفیت رشد بلور را بالا برد. شکل بلور بدست آمده توسط ظرف ذوب تعیین می‌شود. ژرمانیوم ، گالیم آرسنیک (GaAs) و دیگر بلورهای نیم رسانا اغلب با این روش که معمولا روش بریجمن (Bridgman) افقی نامیده می‌شود، رشد داده می‌شوند.

معایب رشد بلور در ظرف ذوب

در این روش ماده مذاب با دیوارهای ظرف تماس پیدا می‌کند و در نتیجه در هنگام انجماد تنش‌هایی ایجاد می‌شود که بلور را از حالت ساختار شبکه‌ای کامل خارج می‌سازد. این نکته بویژه در مورد Si که دارای نقطه ذوب بالایی بوده و تمایل به چسبیدن به مواد مذاب را دارد، مشکل جدی است.
رشد بلور
۲- روش جایگزین
یک روش جایگزین ، کشیدن بلور از مذاب در هنگام رشد آن است. در این روش یک دانه بلوری در داخل ماده مذاب قرار داده شده و به آهستگی بالا کشیده می‌شود و به بلور امکان رشد بر روی دانه را می‌دهد. معمولا در هنگام رشد ، بلور به آهستگی چرخانده می‌شود تا علاوه بر هم زدن ملایم مذاب از هر گونه تغییرات دما که منجر به انجماد غیر همگن می‌شود، متوسط گیری کند. این روش ، روش چوکرالسکی (Czochoralski) نامیده می‌شود.
۳- پالایش ناحیه‌ای و رشد ناحیه شناور
استفاده از ناحیه مذاب متحرک به خصوص وقتی که رفت و برگشتهای متعددی در راستای شمش انجام می‌پذیرد، موجب خلوص قابل توجهی در ماده اولیه می‌شود. این فرایند پالایش ناحیه‌ای نامیده می‌شود. تکنیکهای متداول برای ذوب شمش عبارتند از : تابش گرما از یک گرماده مقاومتی ، گرمایش القایی و گرمایش بوسیله بمباران الکترونی در فصل مشترک مایع و جامد که در حال انجماد است. توزیع خاصی از ناخالصیها بین دو فاز وجود خواهد داشت، کمیت مهمی که این ویژگی را مشخص می‌کند، ضریب توزیع Distribution Coefficient است که به صورت نسبت تراکم ناخالصی در جامد به تراکم آن در مایع در حالت تعادل تعریف می‌شود.
رشد بلور
ضریب توزیع تابعی از ماده ، ناخالصی دمای مرز مشترک بین جامد و مایع و سرعت رشد است. اگر مرورهای متعددی صورت گیرد، طول بیشتری از شمش خالص شده و پس از مرورهای متعدد اکثر ناخالصی‌ها به انتهای شمش کشیده می‌شود که می‌توان آن را برید و جدا کرد و در نتیجه یک بلور با خلوص خیلی زیاد باقی می‌ماند. ضریب توزیع که روند بالایش ناحیه‌ای را کنترل می‌کند، در هر گونه رشد از مذاب نیز اهمیت دارد.

روش‌های تبلور و رشد بلور

روش‌های مختلفی برای تبلور و رشد بلور وجود دارند که در میان رایج‌ترین آنها می‌توان به روش‌های زیر اشاره کرد:
1-روش‌های فاز بخار
رسوب شیمیایی بخار (‎CVD)‏
رسوب فیزیکی بخار (‎PVD)‏
2-روش‌های بر پایه محلول
استفاده از ضد محلول‌ها
کم کردن دما و رساندن محلول به حالت فوق اشباع
انجماد حلال و جدا کردن رسوبات
کلوخه‌کردن و استفاده از دستگاه مرکزگریز (سانتریفوژ)
منابع:
1-http://forum.parsigold.com
2-http://www.lenjan.ir
3-http://fa.wikipedia.org



نظرات کاربران
ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
مقالات مرتبط
موارد بیشتر برای شما
آیا جهاد فقط جنگ نظامی است؟ ده گونه جهاد در قرآن را بشناسید
آیا جهاد فقط جنگ نظامی است؟ ده گونه جهاد در قرآن را بشناسید
راننده‌ای که کامیونش را وقف برپایی موکب رهبر شهید کرد!
play_arrow
راننده‌ای که کامیونش را وقف برپایی موکب رهبر شهید کرد!
نماهنگ/ "همسایه امام رضا" با نوای محمدرضا و حسین طاهری
play_arrow
نماهنگ/ "همسایه امام رضا" با نوای محمدرضا و حسین طاهری
دسترسی به ابلاغیه‌ها و خدمت قضایی تنها با یک گوشی تلفن همراه!
play_arrow
دسترسی به ابلاغیه‌ها و خدمت قضایی تنها با یک گوشی تلفن همراه!
پاسخ رعدآسای ایران و انفجار در کویت
play_arrow
پاسخ رعدآسای ایران و انفجار در کویت
خلاصه والیبال ایران ۱ - اوکراین ۳
play_arrow
خلاصه والیبال ایران ۱ - اوکراین ۳
روایت حدادعادل از علاقه زیاد رهبر شهید انقلاب به خواندن کتاب
play_arrow
روایت حدادعادل از علاقه زیاد رهبر شهید انقلاب به خواندن کتاب
تصاویر ماهواره‌ای از انهدام تاسیسات آمریکا در مینا عبدالله کویت
play_arrow
تصاویر ماهواره‌ای از انهدام تاسیسات آمریکا در مینا عبدالله کویت
مچ‌گیری سنگین عنصر ضدانقلاب از منشه امیر
play_arrow
مچ‌گیری سنگین عنصر ضدانقلاب از منشه امیر
تصاویر دوربین مدار بسته از جنایتکاری که به دار مجازات آویخته شد
play_arrow
تصاویر دوربین مدار بسته از جنایتکاری که به دار مجازات آویخته شد
یورش شهرک‌نشینان صهیونیست به مسجدالاقصی
play_arrow
یورش شهرک‌نشینان صهیونیست به مسجدالاقصی
بی‌قراریِ داریوش فرضیایی در مراسم خاکسپاری مادرش
play_arrow
بی‌قراریِ داریوش فرضیایی در مراسم خاکسپاری مادرش
شلیک موشک‌های سپاه به سمت مواضع دشمن آمریکایی در منطقه
play_arrow
شلیک موشک‌های سپاه به سمت مواضع دشمن آمریکایی در منطقه
از «نشان جهاد» تا «زکات شجاعت»؛ بررسی ابعاد مختلف جهاد در احادیث معصومان (ع)
از «نشان جهاد» تا «زکات شجاعت»؛ بررسی ابعاد مختلف جهاد در احادیث معصومان (ع)
سرگردانی آهوهای خارک در خیابان‌ها از ترس صدای انفجار
play_arrow
سرگردانی آهوهای خارک در خیابان‌ها از ترس صدای انفجار