[A]단결정 성장

소개

단결정 성장 방법 중 초크랄 스키법에 관한 내용입니다.

목차

서론

실험장치

실험
SiO2
LiNbO3
LiF
ZnWO4
단결정에서 성장 결함

결과 및 고찰
SiO2
LiNbO3
LiF
ZnWO4
단결정에서 성장결함

결론

참고문헌

본문내용

※초크랄스키법

이 결정인상법(Crystal pulling method)은 용융체의 표면에 금속봉을 닿게 하면, 접촉부가 과냉각되어 결정화할 것이라는 아이디어를 실용화시킨 것이다. 이 결정인상법의 일종으로서 가장 널리 이용되고 있는 방법이 1918년 초크랄스키에 의하여 개발된 초크랄스키법(Czochralski method)이다. 이 방법은 정밀산업에 이용되는 고순도 결정을 만들 때 주로 사용된다.
처음에는 저용융(저용융) 성분의 결정화나 반도체 재료의 단결정 제조에 이용되었었다. 현재에는 고융점의 재료, 특히 산화하기 쉬운 성분을 환원조건 하에서 육성하는 것이 가능하게 되었다. 융점이 높은 성분에서 결정화하기 때문에, 용융시키기 위하여 도가니의 재료는 귀금속류가 사용된다. 그래서 그 결정재의 융점보다 높은 융점의 재료가 이용되며, YAG나 합성루비의 제조를 위해서는 고가의 이리듐(융점 2457℃)제(제) 도가니가 사용된다. 고온 가열을 위하여 여러 방법이 고안되었지만 직접가열이 가능하다는 점에서 고주파(고주파) 가열 방식이 사용된다.
이 방법의 기본 원리는 종자결정을 같은 성분의 용융체 표면에 접하게 한다. 종자 결정을 회전시키면서 서서히 위 방향으로 끌어올린다. 결정의 정출작용이 종자 결정의 끝에서 시작되게 되고 서서히 끌어올림으로써 정출작용이 계속된다. 그 결과 막대 모양의 원통형 결정이 만들어진다.

실험장치

초크랄스키 공정을 모사하기 위한 실험장치의 계략적 모형도는 Fig.1 과 같다. 도가니 외벽 및 모형결정에 대한 온도조건을 균일하게 유지하기 위해 향온조의 물을 순환시킨다. 도가니의 외벽 온도는 30±0.1℃로 결정경계면에서의 온도는 20±0.1℃가 되도록 제어하며 도가니 내부의 유체로서는 실리콘오일이 쓰인다.
결정봉 회전각속도의 정현파 특성인 주파수와 증폭인자를 제어하기 위해 가진 증폭기(power amplifier)와 함수발생기(functional generator)를 설치, 또한 회전각속도를 제어가 가능한 회전식 인코더(rotary encoder)를 설치한다. 또한 회전축의 편심운동과 진동을 제어하기 위해 회전구름 베어링(angular-roll bearing)을 사용한다. 속도제어와 큰 토크장치에

참고자료

· 1.김승태, 최정일, 성형진, 결정봉 회전 가속화 기법에 의한 초클랄스키 결정 성장, journal of Korean Association of Crystal Growth, Vol.8, No.1(1998) pp. 18~28
· 2.박봉모, 서경호, 오현정, 이홍우, 유학도, 고속 인상 초크랄스키 실리콘 단결정에서 성장 결함 분포, journal of Korean Association of Crystallography, Vol.14, No2(2003), pp. 84~92
· 3. Stanley Middleman, K.Hochberg , Process Engineering Analysis in Semiconductor Device Fabrication , Mc Graw-Hill,Inc.(1995), pp595
· 4. 김경민, 2000년 이후의 실리콘 풀링(pulling) 기술, 월간 전자기술(2000년), pp.89~93
· 5. 조병곤, 오근호, ZnWO4 단결정 성장과 결함, Journal of the Korean Ceramic Society,Vol.27, No.4(1990), pp.447~456
· 6. 최종건, 오근호, LiNbO3의 단결정 성장, Journal of the Korean Ceramic Society,Vol.22, No.5(1985), pp.43~46
· 7. 정대식, 오근호, LiF 단결정 성장에서 고체-액체의 계면 형상, Journal of the Korean Ceramic Society, Vol.21, No.3(1984), pp271~ 277