Melt-solid interface and segregation in horizontal bridgman growth using 2 - and 3 - dimensional pseudo - steady - state model

2차원 및 3차원 정상상태 모델에 의한 수평브릿지만 결정성장에서의 고 - 액 계면과 편석

  • 민병수 (현대중공업 산업기술연구소) ;
  • 김도현 (한국과학기술원 화학공학과)
  • Published : 1995.08.01

Abstract

Abstract Gallium arsenide crystal is usually grown from the melt by the horizontal Bridgman method. We constructed pseudo - steady - state model for crystal growth of GaAs which inclue melt, crystal and the free interface. Mathematical equations of the model were solved for flow, temperature, and concentration field in the melt and temperature field in the crystal. The location and shape of the interface were also solved simultaneously. In 2 - dimensional model, the shape of the interface is flat with adiabatic thermal boundary condition, but it becomes curved with completely conducting thermal boundary condition. In 3 - dimensional model, the interface is less curved than 2 - dimensional case and the flow intensity is similar to that of 2 - dimensional case. With the increase of flow intensity vertical segregation shows maximum value in both 2 - and 3 - D model. However, the maximum value occurs in lower flow intensity in 2 - D model because the interface is more curved for the same flow intensity.

수평 브릿지만법은 갈륨 비소 반도체 결정을 성장시키는데 많이 사용된다. 수평 브릿지만 법에 의하여 성장된 단결정 내에서 불순물 분포를 알아보기 위하여 성장 과정 중의 액상에서 열전달, 물질전달, 유체흐름과 고상에서 열전달을 의사 정상상태를 가정하여 2차원 및 3차원 모델을 세우고 유한요소법에 의하여 수치모사하였다. 이때 고-액 계면의 위치와 형태도해의 일부분으로 다른 해들과 동시에 구하였다. 2차원 단열 경계조건에서는 3차원의 계면이 2차원의 경우보다 덜 휘어졌고, 대류 강도는 비슷하였다. 대류강도의 증가에 따라 수직 편석은 최대값을 보였으나 계면이 2차원에서 더 휘어져 최대값은 2차원에서 대류 강도가 더 작을 때 나타났다.

Keywords