布里支曼法

布里支曼法（Bridgman method）是一種培育單晶的方法。這種方法的要點是將需要培育單晶的材料放在一個垂直放置的帶有尖端的坩堝內，然後從坩堝的尖端開始通過一個陡的溫度梯度作定向凝固。通過的速度根據不同材料有不同的要求。在這種方法中，材料的定向凝固可以通過移動爐子或移動坩堝來達到。把布里支曼技術套用於水平方式的單晶生長，稱為水平布里支曼法。

基本介紹

• 中文名：布里支曼法
• 外文名：Bridgman  method
• 目的：培育單晶
• 時間：1925年
• 套用：生產砷化鎵單晶
• 包含：水平布里支曼法(HB)

簡介

布里支曼法(crystals growth by Bridgman metthod) 是半導體晶體生長的主要方法之一。1925年美國的布里支曼(Bridgman)發明了這種生長單晶的方法，稱為布里支曼法。經完善後用來生長Ⅱ一Ⅵ族化合物晶體和砷化鎵單晶，已成為生產砷化鎵單晶的主要方法。

生長方式

布里支曼法實際是定向結晶法，即在特定溫度場的條件下，使材料保持全熔狀態，從熔體的一端到另一端緩慢降溫而結晶。布里支曼法用以下幾種方式來完成單晶生長：

(1)盛晶體的容器不動，而整個加熱爐移動，這樣靠結晶部位的溫度移動而生成單晶。

(2)加熱爐不動，而盛晶體的容器移動，使熔體緩慢地經過特定的溫度梯度部位而生成單晶。

(3)加熱爐與盛晶體容器均不移動，而採用降溫的方法使溫度場變化而生長成單晶，此種方法稱為梯度凝固法。

分類

水平布里支曼法(HB)

HB法主要用來生長砷化鎵單晶，亦用來生長砷化銦、銻化銦及銻化鎵等單晶。HB爐分為兩溫區爐(2T-HB)、三溫區爐(3T-HB)和梯度凝固爐(HGF)。

2T-HB爐是HB法生長砷化鎵單晶典型的方法。而3T-HB是生長砷化鎵單晶較為理想的方法，在高低溫之間增加了一段中溫區，這樣生長界面附近的溫度梯度小，有利於單晶生長又能改善晶體的完整性。研究結果表明，中溫區的存在能抑制鎵和石英的反應，減少矽的污染。

HB爐要求穩定的溫度控制，現已發展到帶有程式的溫控系統，並由計算機來控制若干台HB爐。

HB法設備簡單，可用來生長各種規格的砷化鎵單晶。單晶的完整性好，晶片的形狀一般為D形，可加工成所需要的矩形和圓形。已能生產φ50mm、φ76mm的標準圓片，並已研製出φ100mm的晶片。

垂直布里支曼法(VB)

VB法一般用來生長Ⅱ一Ⅵ族化合物半導體，如(CdSe、CdTe等，其生長速度很慢。對於ZnS、ZnSe、CdS和ZnTe等晶體，由於它們的飽和蒸汽壓很高，難以用此種方法來完成。又發展了高壓布里支曼法來製備這類晶體。

套用

半導體單晶的生長，尤其是砷化物、磷化物單晶的生長，大多採用這種工藝，並根據材料本身的特點對工藝作一些改進，可得到較好的結果。