Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Use of computer modeling for defect engineering in Czochralski silicon growth

Artemyev Vladimir, Smirnov Andrey, Kalaev Vladimir, Mamedov Vasif, Sid'ko A., Wejrzanowski Tomasz, Grybczuk Mateusz, Dold Peter, Kunert Roland

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

163--169

EN

The yield and quality of silicon wafers are mostly determined by defects, including grain boundaries, dislocations, vacancies, interstitials, and vacancy and oxygen clusters. Active generation and multiplication of dislocations during Czochralski monosilicon crystal growth is almost always followed by a transition to multicrystalline material and is called structure loss. Possible factors in structure loss are related to high thermal stresses, fluctuations of local crystallization rate caused by melt flow turbulence, melt undercooling and incorporation of solid particles from the melt into the crystal. Experimental analysis of dislocation density distributions in grown crystals contributes to an understanding of the key reasons for structure loss: particle incorporation at the crystallization front and strong fluctuations of crystallization rate with temporal remelting. Comparison of experimental dislocation density measurements and modeling results calculated using the Alexander-Haasen model showed good agreement for silicon samples. The Alexander-Haasen model provides reasonably accurate results for dislocation density accompanying structure loss phenomena and can be used to predict dislocation density and residual stresses in multicrystalline Czochralski silicon ingots, which are grown for the purpose of manufacturing polysilicon rods for Siemens reactors and silicon construction elements.

2

Investigation of oxide crystals by means of synchrotron and conventional X-ray diffraction topography

Wierzchowski W., Malinowska A., Wieteska K., Wierzbicka E., Mazur K., Lefeld-Sosnowska M., Świrkowicz M., Łukasiewicz T.

Materiały Elektroniczne

|

2016

|

T. 44, nr 4

17--32

EN

X-ray diffraction topography, exploring both conventional and synchrotron sources of X-rays, has been widely used for the investigation of the structural defects in crystals of oxides. The majority of bulk oxide crystals have been grown by the Czochralski method from a melted mixture of high purity oxides. Some important oxide crystals like quartz and ZnO have been obtained by the hydrothermal method. In the case of crystals grown by the first method, synchrotron diffraction topography can be and was used for studying individual dislocations and their complexes (e.g. glide bands, sub-grain boundaries), individual blocks, twinning, the domain structure and various segregation effects negatively affecting crystal properties. What is more, the topographical investigation can provide information concerning the reasons for the generation of the defects, which becomes useful for improving the growth technology. In the present paper the possibilities of the diffraction topography are discussed on the basis of several investigations of the oxide crystals, in particular garnets, orthovanadates, mixed calcium barium and strontium niobates as well as praseodymium lanthanum aluminates. the majority of the results refer to oxide crystals grown at the Institute of Electronic Materials Technology (ITME). The synchrotron investigations included in the paper were performed by the authors at the HASYLAB Synchrotron Laboratory in Hamburg.

PL

Rentgenowska topografia dyfrakcyjna, wykorzystująca zarówno konwencjonalne, jak i synchrotronowe źródła promieniowania rentgenowskiego, jest od wielu lat z powodzeniem stosowana do badania defektów strukturalnych w różnego rodzaju monokryształach. Szeroką grupę tych materiałów stanowią kryształy tlenkowe, które w większości są otrzymywane metodą Czochralskiego ze stopionej mieszaniny tlenków o wysokiej czystości. Do otrzymywania kryształów tlenków, takich jak kwarc i ZnO, stosuje się metodę hydrotermalną. rentgenowska topografia dyfrakcyjna może być wykorzystana do badania indywidualnych dyslokacji i ich kompleksów (np. pasma poślizgowe, granice niskokątowe), pojedynczych bloków, zbliźniaczeń, struktury domenowej i różnych efektów segregacyjnych. Wszystkie te defekty mogą wpływać negatywnie na jednorodność i właściwości kryształów. Badania topograficzne mogą również dostarczyć informacji dotyczących przyczyn powstawania defektów, co przydatne jest w doskonaleniu technologii. W niniejszej pracy omówiono możliwości topografii dyfrakcyjnej na podstawie przeprowadzonych badań szeregu kryształów tlenkowych, w szczególności granatów, ortowanadianów, mieszanych niobianów wapnia, baru i strontu oraz glinianów prazeodymu i lantanu. Większość wyników dotyczy monokryształów tlenków otrzymywanych w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME). uwzględnione badania synchrotronowe zostały przeprowadzone przez autorów w Laboratoriom Synchrotronowym HASYLAB w Hamburgu.

3

Rentgenowska topografia dyfrakcyjna defektów sieci krystalicznej w monokryształach MgAl2O4 i ScAlMgO4 otrzymywanych w różnych warunkach technologicznych

Wierzbicka E., Malinowska A., Wierzchowski W., Kisielewski J., Świrkowicz M., Szyrski W., Romaniec M., Mazur K.

Materiały Elektroniczne

|

2015

|

T. 43, nr 1

29--39

PL

Za pomocą konwencjonalnej rentgenowskiej topografii dyfrakcyjnej scharakteryzowana została realna struktura monokryształów spinelu magnezowego MgAl2O4 i monokryształów ScAlMgO4 (SCAM). Badania uzupełniające prowadzono za pomocą dyfraktometrii wysokorozdzielczej, skaningowej mikroskopii elektronowej, mikroanalizy rentgenowskiej oraz metod polaryskopowych. Topogramy MgAl2O4 wskazują na jakość kryształów pozwalającą na przeprowadzenie szczegółowych badań realnej struktury metodami rentgenowskiej topografii dyfrakcyjnej. W żadnej z badanych próbek nie zaobserwowano kontrastów pochodzących od pasm segregacyjnych. Topogramy badanych kryształów ujawniają obecność rdzenia w centralnej części próbek, często z wyraźnie zaznaczonymi obszarami ściankowanymi odpowiadającymi wzrostowi na niskowskaźnikowych płaszczyznach krystalograficznych. W zewnętrznej części rdzenia zaobserwowano liczne kontrasty dyfrakcyjne związane najprawdopodobniej z defektami objętościowymi typu solute trails oraz wyraźne kontrasty związane z grupą dyslokacji. Za pomocą topografii dwukrystalicznej ujawniono naprężenia związane z rdzeniem oraz defektami objętościowymi solute trails. Ze względu na tendencję do rozwarstwiania się kryształu ScAlMgO4 badania przeprowadzono na wybranych próbkach otrzymanych przez mechaniczne rozdzielenie materiału. Topogramy dwukrystaliczne ujawniły kontrast dyfrakcyjny odzwierciedlający poszczególne warstwy materiału. Szczegóły rozdzielania się warstw ujawniły obserwacje SEM.

EN

Conventional X-ray diffraction topography was used for characterization of the real structure of MgAl2O4 and ScAlMgO4 (SCAM) single crystals. Complementary investigations were performed by means of high resolution X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and polariscopic methods. The obtained topographs indicated a good crystallographic quality of the examined MgAl2O4 crystals. In all investigated crystals no segregation fringes were observed. A distinct core region was revealed in all samples, often including three or more facetted regions. Some contrast connected with solute trails and groups of dislocations were observed in the region outside the core. The double-crystal topographs indicated the presence of distinct residual strains connected with the core and other defects. In view of the tendency for ScAlMgO4 to split into layers, the investigations were performed using the samples obtained by mechanical cleavage. The double-crystal topographs revealed diffraction contrast corresponding to consecutive “layers” of the material. The details of splitting were shown by SEM investigation, which also confirmed the homogeneity of the crystal.

4

Badanie struktury defektowej w nowych rodzajach scyntylacyjnych monokryształów mieszanych granatów lutetowo-itrowo-glinowych [LuxY1-x]3Al5O12 (LuYAG) niedomieszkowanych oraz aktywowanych prazeodymem

Malinowska A., Wierzbicka E., Wierzchowski W., Mazur K., Romaniec M., Kisielewski J., Świrkowicz M., Szyrski W., Drozdowski W.

Materiały Elektroniczne

|

2015

|

T. 43, nr 1

11--28

PL

Przedmiotem pracy jest ujawnienie i charakteryzacja realnej struktury nowych typów scyntylacyjnych monokryształów mieszanych granatów lutetowo-itrowo-glinowych (LuxY1-x)3Al5O12 (LuYAG) aktywowanych prazeodymem oraz niedomieszkowanych. Badania wykonano przy użyciu konwencjonalnego źródła promieniowania rentgenowskiego metodą rentgenowskiej topografii dwukrystalicznej oraz za pomocą dyfraktometrii wysokorozdzielczej. Wykonano również badania polaryskopowe. Na wybranych próbkach przeprowadzono badanie jednorodności składu chemicznego za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego z przystawką do spektroskopii z dyspersją energii (EDX). Topogramy rentgenowskie przebadanych próbek wskazują na dobrą jakość strukturalną badanych monokryształów. Pewnym problemem strukturalnym zaobserwowanym na wykonanych topogramach dwukrystalicznych są naprężenia sieci, których pierwotną przyczyną są efekty segregacyjne i różne obszary ściankowane.

EN

The present paper concerns revealing and detailed characterization of the real structure of the new scintillator crystals of mixed lutetium-yttrium-aluminum garnets (LuxY1-x)3Al5O12 (LuYAG) , either undoped or activated by praseodymium. The characterization of the crystals has been performed by means of the following methods, using conventional X-ray sources: double crystal topography and high resolution diffractometry. Polariscopic investigations have also been performed. Moreover, selected samples have been studied by scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) attachment, among others to investigate their chemical homogeneity. The topographs of the analyzed samples indicate a good crystallographic quality of the crystals. Some crystallographic imperfections include residual strains, primarily caused by dopant and chemical composition segregation as well as some facetted regions.

5

Will Czochralski Growth of Sapphire Once Again Prevail?

Bruni F. J., Liu C.-M., Stone-Sundberg J.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

93--98

EN

In the past decade there has been an explosive growth in the consumption of sapphire driven by the demands of the next generation of energy effcient general lighting based on GaN LEDs. This application requires orienting these rhombohedral corundum crystals such that the substrate surface is the c-plane; a basal plane defined using hexagonal axes. Sapphire crystals form a strong facet on the c-plane, and growth in that direction generally results in crystals with high defect densities, particularly dislocations, and low angle grain boundaries. To overcome this drawback, the usual methodology is to grow the crystal in the a-direction and then core drill rods perpendicularly which are then sliced into c-plane substrates. For all crystal growth techniques commonly employed for sapphire, this approach suffers from poor material utilization. Although this has generally been viewed as an acceptable trade-off in the manufacturing process as long as 200 substrates were the dominant market, as substrate diameters have increased towards 150 mm and larger, this compromise is no longer seen as a viable alternative because of the low material utilization and the high energy consumption of the growth process. This has led to a renewed look at the Czochralski process for more effcient c-axis substrate production.

6

Czochralski-Based Growth and Characteristics of Selected Novel Single Crystals for Optical Applications

Shimamura K., Víllora E. G.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

113--121

EN

In the Year of Professor Jan Czochralski, we with pleasure review the representative recent works of our group, Optical Single Crystals Group, NIMS, Japan. Our group has been working on the development of novel single crystals for optical applications based on the Czochralski technique. Here, 4 kinds of topics are reviewed. 1st one is ferroelectric fluoride BaMgF4 single crystals for UV nonlinear optical applications including quasi-phase matching device fabrications. 2nd one is transparent conductive β-Ga2O3 single crystals as semiconductor, which has large band-gap, 4.8 eV, for LED applications. 3rd one is F-doped core-free Y3Al5O12 single crystals as a potential new lens material for UV/VUV wavelength region. Last one is superior magneto-optical {Tb3}[Sc2-xLux](Al3)O12 single crystals for near infrared to visible region, and CeF3/PrF3 single crystals for UV region.

7

Czochralski Growth of Decagonal AlCoNi Quasicrystals from Al-rich Solution

Meisterernst G., Bauer B., Giller P.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

107--112

EN

Czochralski growth of cm size decagonal AlCoNi single crystals from Al-rich high-temperature solutions is described using native seeds oriented parallel to all symmetrically different crystal directions. Morphological observations allow first hints with respect to anisotropic growth rates. But only classical detachment experiments according to the original idea of Jan Czochralski reveal quantitative results of kinetically limited growth rates. Geometric conditions of wetted plane interfaces as well as aspects of constitutional supercooling affect the detachment experiments. Thus, in only one specific orientation of the decagonal quasicrystal quantitative data for the maximum growth rate could be obtained.

8

Czochralski Growth and Properties of Scintillating Crystals

Yoshikawa A., Chani V., Nikl M.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

135--149

EN

The Czochralski method is one of the very few melt growth techniques that are industry friendly when considering the combination of quality, dimensions, and cost of the produced crystals suitable for their commercialization in scintillation detectors. This method is one of the oldest and most developed crystal growth processes regarding an adequate understanding the physical phenomena observed during solidification process and its practical expansion especially in the industrial scale production. It allows controllable formation of single-crystalline cylindrical ingots of various inorganic scintillation materials. The review summarizes recent progress on the Czochralski growth of a number of scintillation materials. The oxide crystals are mainly considered including the Ce and Pr-doped RE3Al5O12, RE = Y, Lu, aluminum garnets and newly discovered ultraeffcient Ce-doped Gd3(Ga,Al)5O12 multicomponent garnet, high density PbWO4 and CdWO4 tungstates, Ce-doped RE2SiO5, RE = Y, Gd, Lu, oxyorthosilicates and (Y,Lu)AlO3 aluminum perovskites and finally the classical Bi4Ge3O12 scintillator. Additionally, the details of the growth of other practically important non-oxide crystals, namely the Ce and Eu-doped LiCaAlF6 neutron and ultraeffcient Ce-doped LaBr3 scintillators, are discussed. The potential of novel micro-pulling down growth method is briefly described in the combinatorial search for new scintillator materials. Selected luminescence and scintillation characteristics including the spectra and decay kinetics, light yield and radiation resistance are also illustrated and overviewed.

9

Constitutional Supercooling in Czochralski Growth of Heavily Doped Silicon Crystals

Friedrich J., Stockmeier L., Müller G.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

99--106

EN

This study analyses the phenomenon of constitutional supercooling, which is one of the major problems in industrial growth of heavily doped (> 1020 atoms/cm3) silicon crystals by the Czochralski technique. The systematic study is based on theoretical models and experimental data considering the effect of three important dopants (B, P, and As) in dependence of the relevant growth parameters for the Czochralski process. Based on these results, conclusions will be drawn for the stability limits of the Czochralski growth of dislocation-free heavily doped silicon crystals in dependence of the doping species and their concentration.

10

A Review of the Automation of the Czochralski Crystal Growth Process

Winkler J., Neubert M., Rudolph J.

Zeszyty Historyczne Politechniki Warszawskiej

|

2014

|

z. 16

123--134

EN

On the occasion of the centennial of the invention of the Czochralski crystal growth process by the Polish scientist Jan Czochralski, a review of selected strategies for the automatic control of this process is given. This review provides a sketch of the fundamental challenges of controlling the Czochralski process and the basic concepts of feedback control. Both early and modern approaches to the control of the Czochralski process are described. The discussion focuses on questions related to feed-forward control, feedback control, and state estimation. The presented methods rely on simple mathematical process models in contrast to the finite element model-based approaches typically used in crystal growth process design and analysis. Such mathematical models motivate both the structure and parameters of the chosen controller. A comprehensive list of references to background literature on this topic completes this survey.

11

Wzrost monokryształów molibdenianu wapnia domieszkowanych jonami ziem rzadkich (CaMoO4 : RE) do badań w zakresie immobilizacji odpadów radioaktywnych

Świrkowicz M., Szyrski W., Kisielewski J., Wieteska K., Wierzchowski W., Malinowska A., Wierzbicka E., Karaś A., Jurkiewicz-Wegner E.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 4

10--19

PL

Stosując metodę Czochralskiego oraz układ cieplny z tyglem platynowym o średnicy 55 mm i wysokości 55 mm oraz biernym dogrzewaczem platynowym uzyskano monokryształy CaMoO4 niedomieszkowane i domieszkowane europem, neodymem oraz jednocześnie europem i neodymem o średnicy do 25 mm i długości do 90 mm. Szybkość wzrostu zawarta była w zakresie 1,5 - 3,0 mm/h, a szybkość obrotowa 10 - 15 obr./min. Pierwsze procesy wzrostu przeprowadzono stosując niezorientowane zarodki z CaWO4 (National Institute of Standards and Technology, USA). W oparciu o otrzymane monokryształy przygotowano zarodki o orientacji [001]. Przeprowadzono badania dyfrakcyjne rentgenowskie, synchrotronowe topograficzne, właściwości optycznych i składu chemicznego. Określono współczynniki segregacji europu i neodymu (kEu ≈ 0,40, kNd ≈ 0,28). Stwierdzono, że w przypadku współdomieszkowania rośnie współczynnik segregacji neodymu a maleje europu (kEu ≈ 0,30 i kNd ≈ 0,32). Transmisja optyczna monokryształów silnie zależy od domieszki. W przypadku neodymu obserwuje się wyraźne i ostre pasma absorpcji. Monokryształy z europem wykazują silną absorpcję w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni.

EN

Single crystals of CaMoO4 either undoped or doped with europium, neodymium and europium and at the same time with neodymium with a diameter of 25 mm and a length of up to 90 mm, were obtained using the Czochralski method and a thermal system with a platinum crucible 55 mm in diameter and 55 mm in height and a passive platinum afterheater. The growth rate was in the 1.5 - 3.0 mm/h range and the rotation rate varied between 10 and 15 r./min. At the beginning, the growth processes were carried out applying un-oriented CaWO4 seeds (from the National Institute of Standards and Technology, USA). Based on the resultant single crystals, [001] - oriented seeds were prepared. X-ray powder diffraction patterns, synchrotron topography, optical transmission and chemical compositions were measured. Segregation coefficients of europium and neodymium were determined to be kEu ≈ 0,40 and kNd ≈ 0,28 respectively. In the case of co-doping, the segregation coefficient of neodymium increases and that of europium decreases (kEu ≈ 0,30 and kNd ≈ 0,32). The optical transmission of single crystals strongly depends on the dopant. Sharp and narrow absorption bands are observed for neodymium, whereas single crystals with europium exhibit a strong absorption in the visible and near-infrared regions.

12

Monokryształy SI GaAs o orientacji [310] jako materiał na podłoża do osadzania warstw epitaksjalnych

Hruban A., Orłowski W., Strzelecka S., Piersa M., Jurkiewicz-Wegner E., Mirowska A., Rojek A.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 2

18--25

PL

Celem pracy było dowiedzenie warunków otrzymywania półizolacyjnych monokryształów arsenku galu (SI-GaAs) o orientacji [310] i średnicy 2” i 3”. Synteza i monokrystalizacja przebiegała pod wysokim ciśnieniem metodą LEC (Liquid Encapsulated Czochralski). Dobrano warunki termiczne i technologiczne pozwalające otrzymywać monokryształy o średnicy 2” i 3” i ciężarze odpowiednio 2000 g i 3000 g. Monokryształy posiadały wysokie parametry elektryczne (ρ, μ) - typowe dla monokryształów półizolacyjnych o wysokim stopniu czystości. Gęstość dyslokacji kryształów [310] była o (0,5 - 1,5) rzędu niższa w porównaniu z kryształami o orientacji [100]. Warstwy epitaksjalne osadzone na podłożach o orientacji [310] wykazały lepszą morfologię powierzchni w porównaniu z osadzonymi na podłożu [100].

EN

The subject matter of this research work included the synthesis and growth conditions of [310]-oriented SI GaAs (semi-insulating gallium arsenide) crystals 2” or 3” in diameter. High pressure processes were applied for the synthesis and growth of LEC crystals. Thermal conditions and process parameters were determined to obtain single crystals 2” and 3” in dia, 2000 g and 3000 g in weight, respectively. They had high electrical parameters (ρ, μ), characteristic of semi-insulating high purity GaAs. Dislocation density (EPD) of [310]-oriented crystals was (0.5 - 1.5) orders of magnitude lower than in the case of the [100]-orientation. Epitaxial layers grown on [310]-oriented substrates exhibited better surface morphology than those deposited on [100]-oriented substrates.

13

Dobór warunków wzrostu monokryształów antymonku galu o średnicy 3" zmodyfikowaną metodą Czochralskiego

Mirowska A., Orłowski W.

Materiały Elektroniczne

|

2012

|

T. 40, nr 4

58-73

PL

Zbadano możliwość zwiększenia (do 3 cali) średnicy monokryształów antymonku galu (GaSb) w układzie termicznym niskociśnieniowego urządzenia wykorzystywanego do otrzymywania kryształów o średnicy 2 cale. Zmodyfikowano technologiczne warunki procesu krystalizacji umożliwiając otrzymanie kryształów o ciężarze ~ 1,9 kg i stabilnej średnicy. Opracowano warunki otrzymywania monokryształów antymonku galu o średnicy 3 cale zmodyfikowaną metodą Czochralskiego. Zbadano wpływ parametrów technologicznych na przebieg procesu monokrystalizacji oraz własności otrzymywanych kryształów. Przeprowadzono procesy krystalizacji zmodyfikowaną metodą Czochralskiego, jak też proces zintegrowany (synteza in-situ połączona z monokrystalizacją) uzyskując kryształy GaSb domieszkowane tellurem o koncentracji elektronów w zakresie od 2 x 1017cm-3 do 2 x 1018cm-3 . Zbadano koncentrację domieszki (metodą GDMS - Glow Discharge Mass Spectroscopy) rozkłady własności elektrycznych (pomiary hallowskie) i strukturalnych (pomiary EPD - Etch Pit Density) otrzymanych kryształów.

EN

The possibility of growing gallium antimonide (GaSb) single crystals measuring 3 inches in diameter in a thermal system previously used for growing 2 - inch crystals was checked. Technological parameters modified for bigger crystals allowed obtaining GaSb crystals weighting ~ 1,9 kg and having a stable diameter ~ 80 mm. An integrated process of in-situ synthesis, modified Czochralski crystal growth as well as recrystallization process were performed. The influence of technological parameters on crystal growth was investigated. Tellurium doped n-type GaSb single crystals with the carrier concentration ranging between 2 x 1017cm-3 and 2 x1018cm-3 - were obtained. Electrical parameters were determined by Hall measurements, whereas the dopant concentration was estimated by carrying out the GDMS analysis and the structural quality by measuring the etch pit density (dislocation density).

14

Jednorodność własności elektrycznych monokryształów antymonku galu domieszkowanych tellurem

Mirowska A., Orłowski W., Piersa M.

Materiały Elektroniczne

|

2011

|

T. 39, nr 4

3-21

PL

Monokryształy antymonku galu (GaSb) domieszkowane tellurem prezentowane w tej pracy otrzymane zostały zmodyfikowaną metodą Czochralskiego zintegrowaną z syntezą in-situ. Uzyskano płytki monokrystaliczne GaSb:Te o przewodnictwie zarówno typu n jak i typu p. Płytki GaSb:Te typu n charakteryzowały się standardową koncentracją nośników ładunku (od 2 x 1017 do 2 x 1018 cm-3) oraz poniżej 2 x 1017 cm-3. Dla płytek monokrystalicznych GaSb:Te typu p koncentracja dziur wynosiła od 2 x 1016do 4 x 1016 cm-3. Zbadano zarówno osiowe, jak i radialne rozkłady własności elektrycznych otrzymanych kryształów GaSb:Te. W oparciu o pomiary hallowskie w funkcji temperatury porównano własności niedomieszkowanych monokryształów otrzymanych z antymonu pochodzącego z różnych źródeł oraz kryształów domieszkowanych tellurem o typie przewodnictwa p oraz typie n.

EN

Gallium antimonide (GaSb) single crystals undoped and doped with tellurium with n-type or p-type conductivity were grown by a modified Czochralski method integrated with in-situ synthesis. Tellurium doped n-type GaSb single crystals were obtained with standard carrier concentration from 2 x 1017 to 2 x 1018 cm-3 as well as below 2 x 1017 cm-3 for low Te-doped single crystals. Hole concentration in the cas of tellurium doped p-type GaSb wafers varied between 4 x 1016 and 2 x 1016 cm-3. Axial and radial distribution of electrical parameters were investigated for the obtained Te-doped GaSb single crystals. A great contribution of compensation and self-compensation mechanisms was confirmed especially for low Te-doped GaSb single crystals. Temperature dependent Hall measurements were used to compare undoped GaSb crystals obtained from Sb of different purity tellurium doped GaSb with n-type or p-type conductivity.

15

Działalność Polskiego Towarzystwa Wzrostu Kryształów

Sangwal K., Talik E., Pajączkowska A., Krakowski S.

Postępy Fizyki

|

2009

|

T. 60, z. 2

69-79

EN

The Polish Society for Crystal Growth (PSCG) was constituted during its first general assembly held on 23 May 1991 in Częstochowa. The general assembly formed a part of the First Polish Conference on Crystal Growth (PCCG-I) held in the Pedagogical University of Częstochowa during 23-24 May 1991. The PCCG-I was organised by Keshra Sangwal, then a university professor in Częstochowa, while the PSCG was constituted at the initiative of Anna Pajączkowska (then an associate professor at the Institute of Physics, Polish Academy of Sciences, Warsaw) and Keshra Sangwal. Organisation of the Polish Society for Crystal Growth is based on the Constitution of PSCG, where 3 year period of the Governing Board elected by the General Assembly of the PSCG participants was approved. It is now a rule that the General Assembly is organised jointly with the Polish Conference on Crystal Growth. Main aims of the PSCG are: strengthening communication between PSCG members, there by raising the general level of crystallization science in Poland, promotion of results of Polish crystal growers to the public and activating its interest in crystallization and active participation in the international movement related with the field of crystal growth, especially close cooperation with the International Organisation for Crystal Growth. Polish and German Societies for Crystal Growth will organize "The 17th International Conference on Crystal Growth" in 2013 in Warsaw.

16

Experimental analysis of velocity and temperature fields in a system similar to the Czochralski method of single crystal growth

Nowak R., Fornalik E., Groniak J., Szmyd J.

Archives of Thermodynamics

|

2008

|

Vol. 29, no. 3

83-102

EN

The mixed convection phenomenon plays a very important role in the Czochralski crystal growth due to its essential influence on the heat and mass transport processes. This paper presents the experimental analysis of the natural and mixed convection in the case of a single crystal growth system by the Czochralski method. The influence of such parameters like: temperature difference, rotation of speed of the crystal and the crucible and also aspect ratios were examined. To simulate a configuration of the Czochralski method a glass cylindrical crucible was immersed in a cubic aquarium filled with water. The copper cylinder simulating the crystal (crystal dummy) was attached to the surface of working fluid. Two constant temperature baths were used to control the level of temperature difference between the crucible walls and the crystal dummy. The crucible and the crystal were rotated by the system of engines. Their movement was continuously controlled. Two main methods were applied to investigate the temperature and velocity fields - DPIT and DPIV. The liquid crystal slurry was used as the tracers in both methods. The results are presented in the from of colour temperature maps and vector velocity fields.

17

Określanie koncentracji azotu w monokryształach krzemu otrzymywanych metodą Czochralskiego na podstawie widm absorpcyjnych w zakresie dalekiej podczerwieni

Możdżonek M., Zabierowski P., Majerowski B.

Materiały Elektroniczne

|

2007

|

T. 35, nr 3-4

31-46

PL

Monokryształy krzemu otrzymane metodą Czochralskiego (Cz - Si) domieszkowano azotem poprzez wzrost w atmosferze Ar + N2. Wykonując pomiary absorpcji optycznej po izotermicznych wygrzewaniach zbadano proces generacji płytkich donorów termicznych (STDs) związanych z kompleksami N[indeks dolny]i-O[indeks dolny]mi. Określono warunki procesów termicznych, w których koncentracja defektów ulega nasyceniu ( 650°C min. Igodz. lub 600°C min. 3 godz.). Przedstawiono metodę określania koncentracji azotu w monokryształach Cz - Si w zakresie l x 10[indeks górny]13 ≥ [N] < 5 x 10[indeks górny]14 at.cm-³ opartą o pomiar absorpcji w zakresie dalekiej podczerwieni w niskich temperaturach.

EN

The nitrogen doping of Czochralski silicon crystals was accomplished by adding a small amount of N[sub]2 gas to the argon ambient in the growth chamber. The generation process of shallow thermal donors (STDs) attributed to N[sub]i-O[sub]mi complexes with the measurement of their optical absorption after isothermal annealing was investigated. On the basis of the obtained results, we proposed the annealing conditions when concentration of complexes reaches a saturated value (650°C, min. 1 h or 600°C, min. 3 h). We have defined the method for the quantitative measurement of nitrogen in CZ silicon crystals by means of low temperature Fourier transform infrared spectroscopy (LT-FTIR), based on measurement in the far-infrared range. This method can be used for the detection of the nitrogen concentration in the range of 1 x l0[sup]13 - 5 x l0[sup]14 at.cm-³.

18

Wytwarzanie atomowo płaskiej tarasowej powierzchni krzemu

Jakubowicz J.

Inżynieria Materiałowa

|

2005

|

Vol. 26, nr 6

800-803

PL

Wytworzenie powierzchni krzemu o wysokiej jakości ma kluczowe znaczenie w jego dalszej obróbce i zastosowaniu. Trawienie chemiczne, w którym ostatni etap obejmuje usuwanie tlenków w stężonym NH4F wytwarza powierzchnię krzemu stabilizowaną atomami wodoru. Powierzchnia krzemu o orientacji (111) zbudowana jest z tarasów atomowych o wysokości 0,3 nm i szerokości 2 - 150 nm, zależnej od doskonałości krystalograficznej. Chropowatość powierzchni wzrasta ze zmniejszaniem szerokości tarasów atomowych. Istotny wpływ na doskonałość powierzchni ma technika wytwarzania monokryształów. Krzem wytwarzany metodą topienia strefowego charakteryzuje się powierzchnią doskonalszą, bardziej płaską i bez defektów w porównaniu do wytworzonego metodą Czochralskiego. Decydującą rolę w wytrawianiu tarasów krzemu mają dwukoordynacyjne atomy narożne w załamaniach tarasów, które usuwane są w pierwszej kolejności, co prowadzi także do wygładzenia zygzakowatej struktury tarasów.

EN

Preparation of silicon surface is a very important for electrochemistry applications. The chemical etching with removing of oxide layer (Fig. 2) in concentrated NH4F, results in H-terminated surface (Figs. 3, 4). The Si surface with (111) orientation is composed of atomic terraces of 0.3 nm height and width of 2 - 150 nm, which depends on a perfection of the Si-single crystals. The surface roughness increases with decreasing of terraces width. The single crystals fabrication techniques (Fig. 1) are very important for surface perfection. The silicon prepared by float zoning has a better quality than Czochralski silicon (Tab. 1). A very important in terrace removing are a twofold coordinated silicon corner atoms, which are removed in the first case. Dissolution of terraces leads also to a smoothing of zig-zag shaped steps on Si (111) plane.

19

Od metody wyznaczania szybkości krystalizacji metali do nowoczesnej technologii otrzymywania kryształów półprzewodnikowych i białkowych

Siódmiak J., Gadomski A.

Chemik

|

2005

|

Vol. 58, nr 10

535-538

PL

W pracy przedstawiono krótki zarys historyczny najważniejszych, zmieniających się w czasie metod otrzymywania kryształów i badania ich własności. Przegląd rozpoczęto od metody wyznaczania szybkości krystalizacji metali, znanej jako metoda CZ, od nazwiska jej odkrywcy Jana Czochralskiego. Przy okazji, niejako, przypomniano życiorys i najważniejsze dokonania tego wybitnego, urodzonego dokładnie 120 lat temu Polaka rodem z Pałuk (z Kcyni), ważnego historycznie regionu etniczno-kulturowego, leżącego pomiędzy Bydgoszczą, Inowrocławiem a Poznaniem. Przegląd kontynuowano omawiając podstawowe cechy nowoczesnej technologii otrzymywania kryształów półprzewodnikowych, a zakończono podkreślając wielką rolę dla rozwoju technologii przyszłości eksperymentów prowadzących do właściwego otrzymywania kryształów białkowych - pod-stawowego, tzw. miękkiego materiału eksperymentalnego, służącego do badania krystalograficznego struktur pojedynczych łańcuchów białkowych.

EN

In this work, a brief historical survey of over-time-changing methods of growing crystals, and examining their properties, has been presented. The survey has been started with a method of determination of the crystallization speed of metals, known as the CZ method, termed after the name of its inventor, Jan Czochralski. Benefiting somehow from the right-now-emerging opportunity, the biography as well as the main achievements of this outstanding Pole, born exactly 120 years ago in the Pałuki-Region (in Kcynia), an important ethnic-and-cultural Polish region, somewhere between Bydgoszcz and Inowrocław, and Poznań, has been recollected. The survey has been continued by discussing basic properties of modern technology of growing semiconductor crystals, and finished by emphasizing an immense role of appropriately growing protein crystals - a basic experimental soft material, serving for crystallographic examination of single protein chains.

20

Sympozjum w 50. rocznicę śmierci Jana Czochralskiego [Ze zjazdów i konferencji]

Tomaszewski P.

Postępy Fizyki

|

2003

|

T. 54, z. 4

174-176

PL

Kwiecień bieżącego roku upłynął pod znakiem uroczystości upamiętniających 50. rocznicę śmierci prof. Jana Czochralskiego, jednego z najbardziej na świecie znanych polskich uczonych i wynalazców, uważanego powszechnie za ojca współczesnej elektroniki. A uroczystości były imponujące, jeśli spojrzeć na nie z perspektywy już 20 lat starań, by osoba i dokonania Czochralskiego zostały poznane i uznane w kraju i za granicą, by nazwisko znane dotychczas z nazwy metody otrzymywania monokryształów nie było tylko niewiele mówiącą zbitką liter.