99

Существенной стимуляции процессов кристаллизации при действии

внешнего электрического поля, например при выращивании кристаллов из га-

зовой фазы, можно достичь, проводя частичную ионизацию газовой фазы (на-

пример, тлеющим или высокочастотным разрядом). Это еще сильнее интенси-

фицирует процессы переноса массы в газовой фазе(за счет дрейфа ионов в электрическом поле) и активирует химические процессы при кристаллизации (в

частности, за счет разложения компонентов газовой фазы или образования ак-

тивных комплексов).

Одним из эффективных способов интенсификации процессов роста моно-

кристаллических материалов, выращиваемых из газовой фазы, растворов и рас-

плавов, является периодическое обращение переохлаждения (пересыщения) на фронте роста. В этом методе амплитуду изменения переохлаждения(пересы-

щения) выбирают такой, что стадия роста на фронте кристаллизации периоди-

чески сменяется стадией травления(плавления). При определенном соотноше-

нии скоростей и длительностей роста и травления(плавления) кристалл с тече-

нием времени растет, причем с результирующей скоростью роста не меньшей,

чем при постоянном пересыщении(переохлаждении) на фронте кристаллиза-

ции.

3.3 Получение кристаллов из твердой фазы

Твердофазные процессы, протекающие при выращивании кристаллов,

протекают различно в однокомпонентных и многокомпонентных системах. Од-

нокомпонентные системы могут иметь фазы, отличающиеся лишь симметрией кристаллической структуры, и поэтому в них могут происходить лишь превра-

щения, связанные с изменением симметрии решетки. Типичным превращением такого типа является превращение графит— алмаз. В двух- и более компо-

нентных системах перестройка кристаллической решетки может быть связана с диффузионным перераспределением компонентов, что значительно усложняет процесс превращения.

100

Твердофазные процессы превращения, протекающие без изменения сим-

метрии решетки, часто объединяют понятием рекристаллизации. При фазовых превращениях в твердом состоянии образуются новые структуры с кристалли-

ческой решеткой другой симметрии. Процессы перестройки кристаллической решетки, как связанные с фазовыми превращениями, так и протекающие без изменения симметрии решетки (рекристаллизация), объединяют общим поня-

тием перекристаллизации.

Можно выделить пять основных методов выращивания кристаллов из твердой фазы:

1)рекристаллизация посредством отжига деформации в твердой фазе;

2)рекристаллизация при спекании;

3)перекристаллизация при полиморфных превращениях;

4)перекристаллизация из аморфного состояния;

5)перекристаллизация из пересыщенного твердого раствора.

Главными преимуществами твердофазных методов выращивания - кри сталлов являются следующие:

1) возможность проведения процессов выращивания при температурах,

которые существенно ниже температуры плавления материала, что упрощает технологию получения кристаллов, особенно разлагающихся при плавлении химических соединений;

2)упрощается получение кристаллов необходимого профиля, так как форма растущего кристалла задается заранее, до начала процесса выращивания;

3)вследствие низких температур выращивания и соответственно малых значений коэффициентов диффузии распределение примесей в выращиваемом кристалле и, что особенно важно в случае выращивания тонких монокристал-

лических слоев, распределение примесей и в слое, и в подложке сохраняется таким же, как и в исходном материале.

Основной недостаток твердофазных методов выращивания кристаллов заключается в высокой плотности потенциальных центров твердофазной кри-

сталлизации, в трудностях управления зародышеобразованием и выращивания