Способ получения образца галлия

(11) 822260 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Соеетских Социалистических Республик) Заявлено 22,06.79 (21) 2788471/22-02 оударстевииый комитет 3) Приоритет -3) Опубликовано 07.05.81, Бюллетень5) Дата опубликования описания 22.05,8 ло делам изебрете(54) СПОСОБ ПОЛ УЧЕН И ОБРАЗЦА ГАЛЛИЯ цов галлия. Суть проблемы состоит в том, что значение величины Ях включает помимо составляющей, зависящей от концентрации првмесей в металле, структурную составляющуювеличина которой зависит от степени совершенства образцов. Таким образом, приготовление образцов с минимальным количеством структурных дефектов. позволяет получить минимальное значение Рх (максимальное значение у) для них, т. е, объективно оценить качество,анализнруемого металла.Известен способ дриготовления образцов галлия для измерения остаточного сопротивления, включающий заполнение галлием тонкостенной тефлоновой трубки диаметром 2 - 3 лм и длиной до 120 лм, верхний конец которой закрыт, логружение стеклянной трубки в жидиий азот, извлечевие образца из тефлоновой трубки после его выдержки при комнатной температуре 111. Величина относительного остаточного электросопротивления приготовленных ло этому способу образцов из галлия высокой чистоты с содержанием основного,компонента 99,9999% (по массе) составляла (3 - :3,5) 10(йх) или 28600 - 33300 (у).Недостатком известного способа является получение образцов галлия, солротивление,которых определяется не только лриИзобретение отнфизико-химическихжет найти применчества высокочистщественно галдия,ного остаточного эл осится к исследованию свойств металлов и моение для контроля каых металлов, преимуо величине относительектросопротивления,настоящее время метоты галлия (спектральльный, полярографичеворяют требованиям, еству галлия электроновой промышленностью, ность этих методов,по сей, контролируемых вниже, чем,истинная го в настоящее время с этим использование методов контроля чизначительный интерес. ений решения этой важачи является разработля высокочистого галносительното остаточно 1го электр о сопротивления (у = - , =р 298 К/р х,2 К или Рх = - = р 4,2 К/р 293 К). 1 Существенное значение на этом пути имеет переделение условий приготовления образ Существующие вды контроля чистоный, химико-спектраский) не удовлетпредъявляемым к качной и полупроводниктак как чувствительцелому ряду примегаллсеи, значительночистота получаемометалла. В авязиэлектрофизическихстоты представляетОдним из направлной технической задка метода ,контролия по величине от с присоединением заявки П. Чупятт 1 втт;мвсями, но и в значительной степени, несовершенством структуры, что искажает истшное значение. В связи с этим величина относительного остаточного сопротивления образцов, приготовленных данным способом, не может являться критерием чистоты,металла,Известен способ припотовления образцов галлия для контроля качества металла до величине относительного остаточного электросовротивления, включающий выращивание ориенвированных;монокристаллов из расплава анализируемого галлия 2. Величина относительного остаточного электросопротивления для монокристалличеоких образцов, ориентированных вдоль оси примерно крксталлографическим направлением (001) (ось С) и приготовленных из галлия чистотой 99,9999% (по массе), составила 2,5 10 д ф") или 39700 (у),Недостатками известного способа являются следцещие.Отсут"тдие. технологического режима процесса кристаллизации, позволяющего готовить структурно совершенные образцы монокристаллов галлия.Приготовление образцов монокрисаллов с недостаточной сте 1 пенью,структурного совершенства при выращивании их вдоль кристаллографического направления (001), что значительно искажает истенную величину измеряемых значений электросопрогивления и тем самым снижает точность конпроля чистоты металла.Целью предлагаемого изобретения является повышение точности контроля качества галлия по величине относительного остаточного электросопротивления.Посгавленная цель достигается тем, что анализируемый галлий заливают в термостатируемую прои температуре 35 - 60 С изложницу и направленно кристаллизуют в кристаллографическом направлении (010)(1 - :5) со скоростью перемещения фронта кристаллизации 0,01 - 0,8 ммlмин.Перечисленные операции проводят,при остаточном давлении 1 10- - 1 10 в мм. рт. ст.Сущность предложения состоит в том, что получение совершенных по структуре образцов галлия обеслечивается заданной скоростью,роста (скоростью перемещения фронта кристаллизации) 0,01 - 0,8 ммlмин, Поименение скоростей меньшее 0,01 мм(мин нецелесообразно с точки эрения длительностп процесса, а также получения образцов с неравномерным по длине распределеиием примесей. Проведение процеосов при скоростями выше 0,8 мм(мин приводит к нарушениям структуры монокристалличесяих образцов, а также,к значительному отклонению от иристаллографичеокого направления (010), что сказывается на результатах измерения величины остаточного солротивлеиия, Температура заливаемого галлия 5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 35 - 60 С обеспечивает надежное затравление монокристалла от ориентированной лодложки, Понижение температуры металла ниже 35 С не обеспечивает стабильного подплавления затравочного кристалла, а увеличение температуры выше 60 С приводит к расплавлению затравочного кристалла. Процесс направленной,кристаллизации в кристаллографическом направлении (010) - (1 - 5) позволяет значительно,повысить спруктурное совершенство,монокристалличесиих образцов.Проведение,процесса в условиях остаточного давления 1 10- 1 10 мм рт, ст. целесообразно при наличии в анализируемом галлии примесей, склонных к образованию окисных соединений на воздуха, что сказываевся на спруктуре выращиваемых монокристаллов.Нижний лредел (1 1 О - 6.цл. рт. ст,) обусловлен возможностями аппаратуры, а пре,вышение давления,над 1 10-амм рт. ст. создаст условия для образования в объеме ,расплава окисных нерастворимых в галлии включений примеси, влияющих,на совершенство структуры и тем самым на значеняе величины остаточного электросопротивления.П р:и м е р 1. Анализируемый галлий марки ба,9999% заливают в термостатируемую изложницу при температуре 35 С. После 10 мин выдержки охлаждали затравочный:кристалл, ориентированный в кристаллопрафическом направлении (010)(в : 5), с интенсивностью, обеспечивающей скорость перемещения фронта кристаллизации 0,8 мм(мин. Ориентацию полученного образца галлия контролировали,рентгеноструктурным методом.Величина относительного остаточного электросопротивления, измеренная индукционным методом, составила 78000 (у) или28. О - 5 фх)П р и м е р 2. Анализируемый галлий марки ба,9999% заливают в термостатируемую изложницу,при температуре 60 С. После 5 мин выдерики охлаждали затравочный красталл с интенсивностью, которая обеспечивала скорость перемещения фронта кристаллизации со скоростью 0,01 мамин. В кристаллопрафическом налравлении (010) ориентацию полученного образца галлия контролируют рентгвноструктурным методом. Величина относительного остаточного сопротивления, измеренная индукционным методом, составила 82000 (у) или 1,21 10 - 5(Я").П р и м е р 3. Анализируемый галлий марки ба,9999% заливают в термостатиро 1 ванную излоиницу при температуре 45 С. После 7 - 8 мин выдержки охлаждают завравочный кристалл с интенсивностью, которая обеспечивает скорость перемещения фронта кристаллизации 0,4 мммин в кристаллографическом на827260 Ф о 1 р мула,и зо бр етения Составитель Т. КоролеваТехред И. Заболотнова Корректор И. Осиповская Редактор Е. Братчикова Заказ 575/516 Изд. Юо 356 Тираж 869 ПодписиоНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. Патент аравлении (010). Ориентацию полученного образца галлия контролируют рентгеноструктурнььм методом,Величина относительного остаточного сопротивления, измеренная ындукционным метюдюм, составила 80000 (у) или 1,25 10- (Ях)П р и м е р 4. Анализируемый галлий чистотой 99,99 заливали в,изложницу при твмпвратуре 45 С и вытаращивали образцы от затравочного кристалла с юриентацией (010) й (1 - :5) в условиях одинаковой скорости перемещения фронта юристаллизацви. Первый образец выращивали на воз духе, второй в условиях вакуума при р=110-з.ил рт. ст. Значение величины относительного остаточного элекпросопрютявления, измеренное потенциометричеоким методом, составили соответственно 18000 и 24000 (у) или 5,56 10- и 4,16 10-з (Я") Полученные результаты свидетельствуют, что заявленная совокупность признаков позволяет повыоить точность контроля качества ультрачистого галлия в 2 - 2,5 раза. 1, Способ получения образца галлия,включающий заливку его расплава в изложницу,и ориентированную,кристаллизацию от затравочного кристалла, ю тл,и ч ающийся тем, что, с целью повьппения точности.контроля качвства металла по величине остаточного электрооопропивления, расплав галлия заливают в тврмостатируемую при температуре 35 - 60 С изложницу и ориентированную кристаллизацию осуществляют в кристаллографическом,направлении (010) + (1 - :5) со скоростью пе:ремещения фронта кристаллизации 0,01 - 0,8 л 1 м(лшн.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й.с ятем, что расплав заливают и кристаллизуют при остаточном давлении 1 10 - з - 20 1 10- л 1,и. рт, ст. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Физика низких твмпвратур, т. 2,25 вып. 1, 1976, с. 105 - 110. 2. Полуправодяиковые соединения АВ, ММеталлургия, 1967, с. 219.