Файл: Лодиз, Р. Рост монокристаллов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 115

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

THE GROWTH

OF SINGLE CRYSTALS

R. A. LAUDISE

B E L L T E L E P H O N E L A B O R A T O R I E S

M U R R A Y H I L L , N E W J E R S Y

P R E N T I C E - H A L L , I N C .

E N G L E W O O D C L I F F S , N E W J E R S Y 1970

C R Y S T A L GROWTH MECHANISMS: ENERGETICS, KINETICS AND TRANSPORT

R. L. PARKER

N A T I O N A L B U R E A U O F S T A N D A R D S ,

W A S H I N G T O N , D . C .

S O L I D S T A T E P H Y S I C S , V O L U M E 25

A C A D E M I C P R E S S

N E W Y O R K A N D L O N D O N 1970

Р. ЛОДИЗ, P. ПАРКЕР

РОСТ

МОНОКРИСТАЛЛОВ

П е р е в од с

английского

под редакцией

д-ра физ.-мат. наук

А. А. Ч Е Р Н О В А

и канд. хим. наук

А. Н. Л О Б А Ч Е В А

И З Д А Т Е Л Ь С Т ВО «МИР»

МОСКВА 1974

УДК 532.78+548.5

Гос. пувл* мная

на учно*т* - : ш - » г к ая

библиот» » г C P

ЧИТАЛА'. i O r O З А Л А |

В книге

рассматриваются основы

теории роста

кристаллов *

и важнейшие

методы

выращивания

монокристаллов,

применяе­

мых в науке и технике,

в частности

в полупроводниковой

элек­

тронике и лазерной технике.

 

 

 

 

Книга рассчитана

на специалистов

по выращиванию

кри­

сталлов, а также на студентов старших курсов и аспирантов физических, физико-технических, химических и геологических специальностей.

Редакция литературы по физике

20403

349

 

Л ~ о Щ о ! ) _ 7 4 50—73 ©

Перевод на русский язык, «Мир» 1974


П Р Е Д И С Л О В И Е РЕДАКТОРОВ ПЕРЕВОДА

Хорошо известно, что за последние 25 лет число публикаций по росту монокристаллов и кристаллических пленок растет экс­

поненциально, причем удвоение печатной

продукции происхо­

дит каждые 5 лет, тогда как для физики

в целом для

такого

удвоения требуется, по разным

данным, 10—15 лет.

 

Большинство публикаций

посвящено

практическим

вопро­

сам выращивания кристаллов. К сожалению, многие из них основаны на методе проб и ошибок, при котором сначала ценой большого труда и затраты времени находят технологию выра­ щивания кристалла, а уже затем стремятся понять те процессы роста и образования дефектов, которые протекают в установке. Такая ситуация имеет не только субъективные, но и объектив­ ные причины, связанные со множеством взаимосвязанных фи­ зических и химических факторов, влияющих на рост кристалла гораздо сильнее, чем на имеющиеся в обиходе измерительные приборы. В этой обстановке монографии, суммирующие совре­ менный опыт в области роста кристаллов, становятся чрезвы­ чайно необходимыми. Особенно важно в настоящее время свя­ зать фундаментальные процессы роста кристаллов с технологи­ ческими приемами выращивания. Прямая связь не всегда еще видна при современном уровне знаний, однако попытки уста­ новить ее там, где это возможно, должны постоянно и смело предприниматься. Издание книги известных американских спе­ циалистов Р. А. Лодиза и Р. Л. Паркера нам представляется заметным продвижением по этому пути. Экспериментатор-

практик Р. А. Лодиз и теоретик Р. Л. Паркер (который

выпол­

нил в свое время также прекрасные экспериментальные

работы

по нитевидным кристаллам) хорошо дополняют друг

друга

именно с точки зрения единства науки и практики. Поэтому из­ дательство и редакторы решили предложить читателям моно­ графию Р. А. Лодиза и монографический обзор Р. Л. Паркера вместе, под одной обложкой, хотя писались обе книги незави­

симо.

Мы рады возможности

поблагодарить авторов за согла­

сие на

такое объединение и

за содействие нашей работе.

Фундаментальные аспекты проблемы роста кристаллов со­ средоточены в первых трех главах монографии Р. А. Лодиза и


в

П Р Е Д И С Л О В И Е Р Е Д А К Т О Р О В П Е Р Е В О Д А

в обзоре Р. Л. Паркера. Р. А. Лодиз сосредоточил внимание на качественном изложении азов науки о росте кристаллов, не стремясь к последовательному математическому описанию процессов кристаллизации и их количественному анализу. Р. Л. Паркер адресует свой обзор тем, кто уже знаком с этими азами. Он кладет во главу угла по возможности строгое опи­ сание тех физических явлений роста, которые имеют более или менее адекватные, но все же сравнительно простые модели. Об­ зор Р. Л. Паркера, по нашему мнению, является наилучшим современным обзором по теории кристаллизации.

Таким образом, читатель найдет в книге двух авторов из­ ложение фундаментальных проблем кристаллизации на «двух уровнях», что несомненно расширяет сферу действия этой книги. Здесь рассматриваются термодинамические движущие силы кристаллизации, дефекты кристаллов, зарождение кристаллов, строение поверхностей кристаллов в равновесии и в процессе кристаллизации, кинетика процессов на этой поверхности и в объемах прилегающих к ней фаз, термодинамически равновес­ ное и неравновесное распределение примесей, образование форм роста кристаллов и их устойчивость, возникновение дефектов при росте монокристаллов. Все эти вопросы обсуждаются на основе как теоретических, так и, в несколько меньшей мере, экспериментальных результатов.

Другой стороне проблемы роста кристаллов — практической, посвящены 4—7 главы монографии Р. А. Лодиза. Автор изла­ гает здесь материал таким образом, чтобы вооружить читателя логикой выбора наиболее подходящего метода для выращива­ ния нужного кристалла. В основе такой логики лежит физикохимическая сущность явлений роста, которая и сделана стерж­ нем изложения. Р. А. Лодиз обсуждает все основные методы и

методики

выращивания — из расплавов, растворов и

газовой

фазы (в

том числе с участием химических реакций), а

также

путем рекристаллизации в твердой фазе и полиморфных пре­ вращений. Изложение основных методов выращивания следует единой для всей книги схеме: 1) физико-химические основы и

общая

характеристика

метода, показания и противопоказания

для его

использования,

2) аппаратура, обычно в виде принци­

пиальных схем и 3) способы получения конкретных кристаллов и их характеристики. Осуществляя эту схему, автор концентри­ рует внимание прежде всего на качественном описании явлений роста кристалла и дает ориентировочные численные параметры процесса. Технологические приемы также увязываются с про­ цессами роста и образования дефектов. Весь этот обширный, в известной степени энциклопедический материал изложен ин­ тересно, ясно, очень по-деловому и с большим педагогическим мастерством. Автор не стремится к скрупулезному описанию


П Р Е Д И С Л О В И Е Р Е Д А К Т О Р О В П Е Р Е В О Д А

7

технических деталей существующих установок. Их читатель найдет в книге Вильке [1]. Элементарные сведения по лабо­ раторной технике роста кристаллов и точные описания ряда экс­ периментов собраны в вышедшей недавно книге коллектива венгерских авторов под редакцией Тарьяна и Матраи [2]. Нако­ нец, подробный анализ роста и выращивания кристаллов из вод­ ных низкотемпературных растворов имеется в книге Петрова, Трейвуса и Касаткина [3] и вышедшем недавно втором, расши­ ренном почти вдвое издании [4] книги Маллина [5]. Последние результаты в области гидротермального синтеза отражены в сборниках [5, 6], а в области роста из расплава — в сборнике [7]. Наиболее свежим изданием, в котором затронуты все проб­

лемы

роста монокристаллов являются

пять томов цахкадзор-

ской конференции [8].

 

Не

все разделы книги Р. А. Лодиза

и Р. Л. Паркера равно­

значны. В частности, у Р. А. Лодиза не вполне удачно пред­

ставлена

проблема структуры

поверхности кристалла (разд. 3.3

и 3.14).

Трудно согласиться

с трактовкой «эффекта грани»

в разд. 3.12, основанной на предположении о решающей роли поверхностной энергии и влияния на нее примесей. В действи­ тельности, как показано в последние годы [9—10] ' ) , явление свя­ зано с одновременным существованием на фронте роста сингу­ лярных и атомно-шероховатых поверхностей, нуждающихся для

роста

в существенно

разных переохлаждениях. В изложение

Р. Л.

Паркера изредка

вкрадывается реферативно-компилятив-

ный стиль. Р. А. Лодиз недостаточно отразил результаты ис­ следований советских специалистов. Последний недостаток ре­ дакторы старались уменьшить, указывая литературу в своих примечаниях. Эти недочеты, однако, не умаляют большого зна­ чения предлагаемой книги, подытоживающей результаты ис­ следований по росту кристаллов за последние 10—15 лет.

Редакторы и переводчики надеются, что выпускаемая книга будет полезной как молодым специалистам, недавно работаю­ щим в области кристаллизации, так и опытным ученым — физи­ кам, химикам, инженерам и техникам, сталкивающимся с ро­ стом кристаллов.

Книгу

Р. А.

Лодиза

перевели:

Л. Н. Демьянец

(гл.

1, 2),

В. А. Кузнецов

(гл. 3—5 и предисловие автора к английскому

изданию)

и И. П. Кузьмина

(гл. 6,

7), а статью Р. Л.

Парке­

р а — А. М. Мельникова

(гл. 1—3, 6, 8 и предисловие

Р. Л. Пар­

кера к русскому

изданию) и

Е. И. Гиваргизов (гл. 4,

5,

7).

 

 

 

 

 

 

А.

 

Чернов

 

 

 

 

 

А.

Лобачев

') См. также статью X. С. Багдасарова [8, стр. 6].


П Р Е Д И С Л О В И Е Р Е Д А К Т О Р О В П Е Р Е В О Д А

 

 

 

 

 

 

 

 

Л И Т Е Р А Т У РА

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Вильке

 

К. Т., Методы выращивания кристаллов,

Л.,

1968.

 

 

 

2.

Laboratory

Manual on

Crystal

Growth,

eds.

 

I . Tarjan,

M . Matrai, Buda­

 

pest,

1972.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Петров

Т.

Г.,

Трейвус

Е.

Б., Касаткин

А.

 

Н.,

Выращивание

кристаллов

 

из растворов,

Л.,

1967.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Mullin

 

W., Crystallization, 2-nd edition,

London,

1972

(есть перевод

1-го

 

издания: Д ж . Маллин,

Кристаллизация,

М.,

1965).

 

 

 

 

 

5.

Гидротермальный синтез кристаллов, ред. А. Н. Лобачев, М.,

1968.

 

6.

Исследование

процессов

кристаллизации

в

гидротермальных

условиях,

7.

ред. А. Н. Лобачев, М.,

1970.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рост

и

дефекты

металлических

кристаллов,

ред.

Д.

Е.

Овсиенко,

Киев,

 

1972.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

IV Всесоюзное совещание по росту кристаллов,

Ереван,

1972.

 

 

9.

Brice

С,

Journ. Crystal

Growth, 6, 205 (1970).

 

 

 

 

 

 

 

10.

Чернов

А. А.,

Кристаллография,

16, 842

(1971).