数字模拟法研究坩埚锥角对VGF法GaAs单晶生长的影响

• 作者: 丁国强 张峰燚 涂凡 王思爱 苏小平
• 来源期刊: 稀有金属
• 学科: 物理学
• 关键词: 坩埚锥角 GaAs单晶 数字模拟
• 年，卷（期）: 2011,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 525-530
• 分类号: O472
• 字数: 2464字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.0258-7076.2011.04.010

摘要

坩埚锥角是诱发VGF法GaAs单晶出现孪晶与多晶的重要因素之一,应用数值模拟的方法对其进行了研究与探讨,研究发现,在晶体生长的放肩阶段,坩埚锥角为60°,90°,120° 3种情况下,晶体生长的固液界面均凹向熔体,随坩埚锥角α的增大,接触角θ变小,非均匀形核几率增加,易诱发孪晶和多晶.根据热量传输分析,在晶体生长的转肩阶段,随坩埚锥角α的增大,沿轴向传走的热量减小,径向传走的热量增加,增大了径向的温度梯度,造成凹的生长界面,导致三相点处过冷度的增加,也增大了孪晶及多晶产生的几率.而在等径生长部分由于远离了坩埚直径增加的区域,坩埚锥角对成晶率的影响较小.考虑到晶体生长的效率,为获得较长的等径部分,需要设计合适的坩埚锥角.选取了90°的坩埚锥角,模拟及实验均证实这一角度即能有效提高单晶成晶率,又能保证一定的晶体生长效率,并生长出直径4英寸的VGF GaAs单晶.