Однорідні кристали напівпровідників найпростіше отримати, використовуючи без всяких змін звичайні кристалізаційні процеси: нормальну спрямовану кристалізацію і зонну плавку У цьому випадку використовують приблизно однорідно легированную частина кристала Аналіз кривих розподілу домішок (див гл 5) в цих процесах показує, що найбільш рівномірно легована частина кристала примикає до одного з його кінців, тому доцільно для подальшої роботи використовувати саме ці частини

При вирощуванні легованих кристалів методом нормальної на

спрямованої кристалізації склад вихідного розплаву зазвичай задають так, щоб необхідна концентрація домішки виявилася на початку злитка

Оцінка значення розрахункового виходу з прийнятним (± 10%) розкидом складу по довжині злитка при вирощуванні легованих кристалів методом нормальної спрямованої кристалізації показала низьку ефективність цього методу для отримання однорідного матеріалу (при K = 01 теоретичний вихід дорівнює 105%) Однак, завдяки своїй простоті цей метод іноді застосовується для отримання легованих монокристалів методом Чохральського

Розглянемо тепер можливості використання приблизно рівномірно легованої частини кристалів, вирощуваних методом зонної плавки Теоретичний вихід процесу в цьому випадку, як показують оцінки, залежить від розподілу домішки у вихідному матеріалі Найбільш поширеним у даній технології є в середньому рівномірне вихідне розподіл домішки

Аналіз теоретичного виходу процесу зонної плавки за цих умов показав [37], що вихід тим більше, ніж коефіцієнт розподілу ближче до 1 він зростає із збільшенням приведеної довжини кристала A = L/l, Де L – Довжина кристала, l – Довжина зони, і в межі прагнути до (A − 1)/A Вихід у цьому випадку може бути зроблений досить близьким до 100% для одноразового проходу розплавленої зони через рівномірний в середньому за складом зразок Таким чином, метод зонної плавки може задовольнити більшості практичних вимог при отриманні однорідних кристалів, якщо тільки приведена довжина злитка досить велика

Ефективним способом підвищення теоретичного виходу при вирощуванні кристалів методом зонної плавки є вирівнювання істотно неоднорідного розподілу домішок в початковій частині злитка Для цього в початковій частині кристала довжиною в одну зону створюється середня концентрація домішки в K раз менша, ніж в решті частини кристала Такий метод створення вихідного розподілу домішки отримав назву цільової завантаження Для домішок з K < 1 і з рівномірним в середньому початковим розподілом за обсягом кристала необхідний розподіл найпростіше створюється легуванням зони в початковій частині зразка. Після розплавлення зони в неї вводиться домішка в такій кількості, що при русі зони вздовж зразка вона з самого початку має постійний склад: в неї через кордон плавлення входить рівно стільки домішки, скільки йде через кордон кристалізації. Внаслідок цього склад вирощуваного кристала постійний по всій довжині за винятком його кінця, де процес йде за законом нормальної спрямованої кристалізації.

Також на практиці часто використовується метод проходження легуючої зони через чистий вихідний зразок для отримання рівномірно легованих кристалів Суть методу зводиться до наступного У розплавлену на початку чистого кристала зону вводять легуючу домішка Для домішки з K 1 при кристалізації розплаву із зони йде настільки мало домішки, що склад рідкої фази практично не змінюється і, таким чином, виходить однорідно легований матеріал Тому цей метод найбільш ефективний для домішок з K     1

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002