无坩埚直拉锗晶体

通常，锗晶体是采用切克劳斯基（CZ）法生长的。广泛用于硅生长的无坩埚基座法和浮区（FZ）法，极少见于对锗的研究。锗熔体的密度是液态硅的两倍以上，这可能会破坏浮区的稳定性。此外，较低的熔点及相关的较低辐射热损失被证明会降低稳定性，尤其是FZ工艺的稳定性，从而导致螺旋状晶体生长。我们发现，Ge的较低热辐射可以通过增加氦气气氛的对流冷却来补偿，以代替氩气环境。在这些条件下，可以避免螺旋状生长。遗憾的是，氦气冷却恶化了料棒的熔化行为。在敞开的熔化前沿出现了尖刺，并触及感应线圈。为了改善熔化行为，我们使用灯作为第二能量源，并使用了氩气和氦气的混合气。由此，我们找到了通过在炉内的不同部位使用这两种气体来从锗中生长稳定晶体的最终解决方案。实验工作伴随着稳态温度场的模拟。商业软件FEMAG-FZ用于轴对称计算。工艺开发的另一个工具是横向光电压扫描（LPS），它可以通过分析生长晶体横向切片中的生长条纹来确定固液相界面的形状。除了工艺改进之外，这些测量结果可以与计算结果进行比较，从而有助于验证计算。