Effect of accelerated crystallization of silicum and germanium

Authors

  • Иван Федорович Червоный Zaporozhye State Engineering Academy, Lenina, 226, Zaporozhye, Ukraine, 69006, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2014.21621

Keywords:

silicium, germanium, crystallization, rate, kinetics, heat and mass transfer, coordination, interatomic binding

Abstract

The research results of silicium and germanium crystallization from a melt at an increased rate are given. It was found that during crystallization of monatomic substances as limiting factors it is necessary to consider not only physical factors, i.e. kinetics at the crystallization front along with heat and mass transfer, but also crystallochemical ones, i.e. coordinating atoms and type of interatomic bindings. The possibility of increasing the crystallization rate due to the "tunneling" effect of silicium crystallization, namely at high temperature gradients in the first-order phase transition, an intermittent ("tunnel") transition of silicium density in the liquid phase occurs ranging from 2.53 g/cm3 to 2.33 g/cm3, is set up. The transition is realized by an abtupt change of crystallochemical properties of the groups of atoms from a octahedral coordination to a tetrahedral one. Silicium monocrystals, grown at an increased rate of crystallization have perfect structure and can be used in electronics, biomedicine, power electronics, power electronics technologies and other fields, where crystals with increased structural perfection are applied.

Author Biography

Иван Федорович Червоный, Zaporozhye State Engineering Academy, Lenina, 226, Zaporozhye, Ukraine, 69006

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department

Department of nonferrous metals

References

  1. Багдасаров, X. С. Высокотемпературная кристаллизация из расплава [Текст]/ X. С. Багдасаров. – М.: Физматлит, 2004. – 160 с. – ISBN 5-9221-0482-9.
  2. Фалькевич, Э. С. Технология полупроводникового кремния [Текст]: монография / Э. С Фалькевич, Э. О. Пульнер, И. Ф. Червоный, Л. Я. Шварцман, В. Н. Яркин, И. В. Салли. – М.: Металлургия, 1992. – 408 с. – ISBN 5-229-00740-0.
  3. Патент 34160 Україна, МПК (2006) С30В. Спосіб вирощування монокристалів кремнію з розплаву [Текст]/ Воляр Р. М., Головко Ю. В., Єгоров С. Г., Пожуєв І. В., Швець Є. Я.; заявник і патентовласник Запорізька держ. інж. акад. – № u 2008 04036; заявл. 31.03.2008; опубл. 25.07.2008, Бюл. № 14.
  4. Патент 35367 Україна, МПК С 30 В 15/00. Спосіб вирощування монокристалів кремнію з розплаву [Текст]/ Пожуєв В. І., Воляр Р. М., Головко Ю. В., Єгоров С. Г., Швець Є. Я.; заявник й патентовласник Запорізька держ. інж. акад. – № u 2008 05593; заявл. 29.04.2008; опубл. 10.09.2008.
  5. Воронков, В. В. Влияние скорости роста и температурного градиента на тип микродефектов в бездислокационном кремнии [Текст] / В. В. Воронков, Г. И. Воронкова, Н. В. Веселовская, М. Г. Веселовская, И. Ф. Червоный // Кристаллография. – 1984. – Вып.6. – С. 1176-1181.
  6. Полтавцев, Ю. Г. Структура полупроводниковых расплавов [Текст] / Ю. Г. Полтавцев. – М.: Металлургия, 1984. – 178 с.
  7. Шаскольская, М. П. Кристаллография [Текст] / М. П. Шаскольская. – М.: Высш. Школа, 1976. – 391 с.
  8. Глазов, В. М. Жидкие полупроводники [Текст] / В. М. Глазов, С. Н. Чижевская, Н. Н. Глаголева. – М.: Наука, 1967. – 244 с.
  9. Казимиров, В. П. Характер упорядочения атомов в расплаве и поверхностные свойства простых эвтектических систем [Электронный ресурс] / В. П. Казимиров, А. С. Роик, В. М. Перевертайло, О. Б. Логинова, С. А. Лисовенко // Сверхтвердые материалы. – 2008. – №4. – С. 35-52. – Режим доступа: www/URL: http://dspace.nbuv.gov.ua:8080/dspace/handle/123456789/ 20731. – 29.01.2014.
  10. Tsuji, К. Pressure dependence of the structure of liquid group 14 elements [Text]/ К. Tsuji, T. Hattrori, T. Mori et al // J. Phys.: Condens. Matter. – 2004. – № 16. – P. 989-996.
  11. Goto, R. Structural and electronic properties of liquid Ge-Sn alloys: ab initio molecular-dynamic simulation [Text] / R. Goto, F. Shimojo, S. Nunejiri, K. Hoshino // J. Phys. Soc. Japan. – 2004. – Т. 73, № 10. – P. 2746-2752.
  13. Bagdasarov, X. S. (2004). Vyisokotemperaturnaya kristallizatsiya iz rasplava. M.: Fizmatlit, 160. ISBN 5-9221-0482-9.
  14. Falkevich, E. S., Pulner, E. O., Chervonyiy, I. F., Shvartsman, L. Ya., Yarkin, V. N., Salli, I. V. (1992). Tehnologiya poluprovodnikovogo kremniya. M.: Metallurgiya, 408. ISBN 5-229-00740-0.
  15. Volyar, R. M., Golovko, Yu. V., Egorov, S. G., Pozhuev, I. V., Shvets E. Ya. (2006). Sposib viroschuvannya monokristaliv kremniyu z rozplavu. Patent 34160 Ukraiina, MPK S30V. Byul. 14.
  16. Pozhuev, V. I., Volyar, R. M., Golovko, Yu. V., Egorov, S. G., Shvets, E. Ya. (2008). Sposib viroschuvannya monokristaliv kremniyu z rozplavu. Patent 35367 Ukraiina, MPK S 30 V 15/00.
  17. Voronkov, V. V., Voronkova, G. I., Veselovskaya, N. V., Veselovskaya, M. G., Chervonyiy, I. F. (1984). Vliyanie skorosti rosta i temperaturnogo gradienta na tip mikrodefektov v bezdislokatsionnom kremnii. Kristallografiya, 6, 1176-1181.
  18. Poltavtsev, Yu. G. (1984). Struktura poluprovodnikovyih rasplavov. M.: Metallurgiya, 178.
  19. Shaskolskaya, M. P. (1976). Kristallografiya. M.: Vyissh. Shkola, 391.
  20. Glazov, V. M., Chizhevskaya, S. N., Glagoleva, N. N. (1967). Zhidkie poluprovodniki. M.: Nauka, 244.
  21. Kazimirov, V. P., Kazimirov, V. P., Roik, A. S., Perevertaylo, V. M., Loginova, O. B., Lisovenko, S. A. (2008). Harakter uporyadocheniya atomov v rasplave i poverhnostnyie svoystva prostyih evtekticheskih system. Available: http://dspace.nbuv.gov.ua:8080/dspace/handle/123456789/20731. Last accessed 29.01.2014.
  22. Tsuji, К., Hattrori, T., Mori, T. (2004). Pressure dependence of the structure of liquid group 14 elements. J. Phys.: Condens. Matter., 16, 989-996.
  23. Goto, R., Shimojo, F., Nunejiri, S., Hoshino, K. (2004). Structural and electronic properties of liquid Ge-Sn alloys: ab initio molecular-dynamic simulation. J. Phys. Soc. Japan, 10, 2746-2752.

Downloads

Published

2014-02-06

How to Cite

Червоный, И. Ф. (2014). Effect of accelerated crystallization of silicum and germanium. Technology Audit and Production Reserves, 1(3(15), 46–48. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2014.21621

Issue

Vol. 1 No. 3(15) (2014): Quality of technologies - quality of life for

Section

Quality of processes and products

License

Copyright (c) 2016 Иван Федорович Червоный

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The consolidation and conditions for the transfer of copyright (identification of authorship) is carried out in the License Agreement. In particular, the authors reserve the right to the authorship of their manuscript and transfer the first publication of this work to the journal under the terms of the Creative Commons CC BY license. At the same time, they have the right to conclude on their own additional agreements concerning the non-exclusive distribution of the work in the form in which it was published by this journal, but provided that the link to the first publication of the article in this journal is preserved.