Контейнеры для выращивания кристаллов германия

Современная область применения кристаллов полупроводникового германия, обязательнымтребованием к которым является низкое содержание дефектов и посторонних примесей, включаеткосмическую фотовольтаику и электронную технику, полупроводниковые детекторы, инфракраснуюоптику и тепловизоры.В технологии получения монокристаллов германия важную роль играет материал контейнера длярасплава. До недавнего времени в этом качестве преимущественно использовался ультрачистыйграфит. Вместе с тем при использовании графитовых контейнеров эффективный коэффициентраспределения ряда примесей в германии, например, Al, B, Ga, приближается к единице и,соответственно, очистка от них не происходит. Одним из путей решения данной проблемы являетсяприменение новых материалов. К их числу относятся нитрид бора и аморфный оксид кремния,например, в форме плавленого кварца. Из работы [1] следует, что угол смачивания поверхностиплавленого кварца расплавом германия изменяется в интервале от 150 до 117°. Нитрид борасмачивается значительно меньше, контактный угол составляет 173°. Однако изготовлениеконтейнеров из нитрида бора является сложной технической задачей, что обусловлено его высокойтемпературой плавления [2]. В работе [3] нами предложен способ изготовления двухслойныхкварцевых контейнеров по керамической технологии с использованием метода шликерного литья.Суть его состоит в том, что на внутреннюю поверхность керамического кварцевого контейнера,изготовленного по шликерной технологии, наносится, также методом шликерного литья, покрытиетребуемого состава, которое контактирует при выращивании кристалла с расплавом германия.Цель настоящей работы – получение кварцевых контейнеров с покрытием на основе аморфногооксида кремния с добавкой нитрида бора для уменьшения смачивания расплавом германия.Кварцевые керамические контейнеры изготавливали методом шликерного литья в гипсовуюформу. Для формования применяли водный шликер, содержащий 70 мас. % аморфного SiO2.Приготовление шликера осуществлялось по методике одностадийного мокрого помола сиспользованием плавленого кварца. С этой целью в шаровую мельницу загружали дробленоекварцевое стекло, добавляли воду, исходя из заданной концентрации твердой фазы. Соотношениемассы шаров и массы загрузки составляло 3:1. После помола в течение 48 ч получали шликер длялитья изделий. После формования изделия избыток шликера сливали и проводили сушкуполуфабриката при комнатной температуре. Для формирования покрытия на внутреннююповерхность отливки из плавленого кварца до обжига также методом шликерного литья наносилипокрытие с комбинированным составом, содержащее SiO2 и BN в количестве 75 и 25 масс. %,соответственно. Введение в состав покрытия большего количества нитрда бора приводило к тому,что внутренний слой получается неоднородным и растрескивается, либо в ходе сушки изделия, либопри отжиге. После формования контейнера проводили сушку и обжиг в атмосфере азота при 1200 °Св течение 2 ч.Установлено, что плотность основы контейнера из плавленого кварца и материала покрытиясоставляет 1,95 г/см3, пористость ~ 11,0 %, размер зерен изменяется от 1 до 100 мкм.