The effect of the system factors on the shape of the S/L interface in GaAs single crystal grown by VGF method

VGF법을 사용한 GaAs 단결정 성장시 계의 구성요소가 고액계면의 형상에 미치는 영향

It is well known that the position and the shape of the S/L interface affect the qualities of the single crystal in the growth process. Thus the information of the temperature profile in the growth system is very important. In this study, we developed the program to predict the temperature profile from the setting values of the heating blocks in VGF(vertical gradient freezing) single crystal growth system. With this program, we studied the effects of the materials and the sizes of support rod, the materials of the crucible on the S/L interface shape. The larger radius and/or smaller thermal diffusivity support rod was, the flatter the S/L interface was. When the thermal conductivity of crucible was isotropic, the S/L interface was more concave downward to the solid phase in proportional to the increase of thermal diffusivity of the crucible. By the comparison of the S/L interface shape between PBN crucible and quartz crucible for the same condition, the effect of anisotropy of thermal conductivity of crucible showed different trends with respect to the position of the S/L interface.

단결정 성장과정에서 고액계면의 위치와 형상이 결정의 품질에 영향을 준다는 사실은 이미 잘 알려져 있다. 따라서 이를 결정해 주는 노내 온도분포의 파악은 매우 중요하다. 본 연구에서는 VGF 단결정법을 대사응로 발열체의 온도만을 이용하여 노내 온도분포를 구할 수 있는 프로그램을 개발하였으며,이를 사용하여 지지봉 및 도가니의 재질과 크기가 고액계면의 형상에 미치는 영향을 검토해 보았다. 지지봉의 반경이 클수록, 열전도도가 작을수록 평활한 고액계면이 나타나 . 열전도도가 등방성을 가진 도가니의 경우, 열확산계수의 증가에 따라 고액계면이 더 오목해지는 경향을 보였다. PBN과 석영 도가니의 계산 결과 비교를 통하여 도가니 열전도돋의 이방성이 고액계면에 미치는 영향을 고찰해 본 결과, 계면의 위치에 따라서 다른 양상을 보인다는 것을 알았다.것을 알았다.