Жидкостный успокоитель

В начале 60-х годов полупроводниковое приборострое- • ние, особенно микроэлектронное, стало использовать методы газо- и жидкофазной эпитаксии, которые по своим физико-химическим основам ближе к технологии полупровод-

^масштабе применяют также для расчетов процессов жидкофазной •эпитаксии, в которых используются нестехиометрические расплавы полупроводниковых соединений или растворы их и элементарных полупроводников в металлах.

расчетов процессов жидкофазной эпитаксии, чаще всего изображают в виде проекций изотерм и изоконцентрат тройных диаграмм состояния на плоскость концентрационного треугольника ( 1.8, а) или частных диаграмм, представляющих изотермы ликвидус в углу тройной диаграммы ( 1.8,6), или изоконцентрат для различных температур и составов жидкой фазы ( 1.8, а).

Метод жидкофазной эпитаксии имеет много общего с методом изготовления сплавных р—л-переходов, широко используемых в технологии полупроводникового приборостроения. В отличие от последнего первый метод позволяет получать эпитаксиальные слои полупроводников большой площади толщиной от долей до сотен микрометров, легировать эпитаксиальные слои с заданным распределением примеси по толщине слоя; получать эпитаксиальные слои трех-, четырехкомпонентных твердых растворов полупроводниковых соединений с заданным распределением компонентов по толщине слоя; изготовлять многослойные эпитаксиальные гетероструктуры. Качество р—л-пере-ходов, полученных методом жидкофазной эпитаксии, в большинстве случаев выше, чем качество переходов, изготовленных другими методами.

Большие достоинства и возможности метода жидкофазной эпитаксии обеспечили ему широкое применение в технологии полупроводникового приборостроения для производства многих, главным образом оптоэлектронных и СВЧ приборов, особенно из полупроводниковых соединений AIJIBV и твердых растворов на их основе. Он используется также предприятиями, производящими полупроводниковые материалы для изготовления эпитаксиальных слоев твердых растворов полупроводниковых соединений, получение объемных монокристаллов которых методами кристаллизации расплавов стехиометрического состава из-за малых скоростей кристаллизации вызывает значительные затруднения.

Применительно к элементарным полупроводникам метод жидкофазной эпитаксии не нашел широкого применения из-за отсутствия легкоплавких металлов-растворителей, способных растворять полупроводники в больших концентрациях и не загрязнять их эпитаксиальные слои. Единственные нейтральные в германии и кремнии металлы — олово и свинец — растворяют полупроводники в концентрациях менее 1 % (ат.). В этом отношении соединения A1IIBV и твердые растворы на их основе являются наиболее благоприятными объектами жидкофазной эпитаксии. Они растворяются в значительных концентрациях в собственных легкоплавких и нелетучих компонентах:

индии, галлии и алюминии. К технологическим преимуществам метода жидкофазной эпитаксии по сравнению с конкурирующим методом газофазной эпитаксии следует отнести простоту аппаратурного оформления, отсутствие токсичных реагентов, высокую, обусловленную большими скоростями кристаллизации производительность и возможность регулирования в определенных пределах отклонения состава эпитаксиального слоя от стехиометрического.

Сущность метода жидкофазной эпитаксии состоит в приведении в контакт подложки с пересыщенным раствором полупроводника в легкоплавком металле-растворителе. Поскольку в металлургической литературе все высокотемпературные растворы как на металлической, так и на неметаллической основах принято именовать расплавами, то в дальнейшем раствор-расплав будет именоваться просто расплавом. В результате контакта подложки с пересыщенным расплавом растворенный в нем полупроводник выкристаллизовывается на подложке в виде эпитаксиального слоя. Толщина его зависит от объема расплава, температурного интервала его охлаждения или времени нахождения расплава в градиенте температур и площади подложки.

По способу создания пересыщения в кристаллизуемом расплаве многочисленные варианты метода жидкофазной эпитаксии можно разбить на две большие группы. В первой неизотермической группе, в которой кристаллизационный процесс протекает в нестационарных условиях, расплав, содержащий растворенное вещество в равновесной для его температуры Т\ концентрации х\ ( 6.27, а, точка 1), пересыщают, принудительно охлаждая до температуры Т2, при которой концентрация растворенного вещества равна xz ( 6.27, а точка 2). Такой метод получил название «метод равновесного охлаждения». К этой же группе относят вариант жидкофазной эпитаксии, в котором расплав состава х\ перед началом кристаллизационного процесса переохлаждают до температуры Г2, что создает в нем пересыщение Дл:, определяемое разностью концентраций х\—х2 ( 6.27, а, точка 2). После приведения подложки в контакт с расплавом температуру его принудительно понижают до 7'3, соответствующей концентрации х3 ( 6.27, а, точка 3). Такой метод получил название «метод переохлаждения расплава».

Во второй изотермической группе методов жидкофазной эпитаксии состав контактирующего с подложкой расплава в течение всего кристаллизационного процесса по-

6.27. Схемы жидкофазной эпитаксии:

Жидкостный успокоитель применяется, главным образом, в приборах, имеющих малые размеры по высоте, однако в последнее время его стали применять и в приборах обычного габарита. Жидкостный успокоитель ( 4.4, в) состоит из двух дисков. Диск / укрепляется на подвижной части прибора, а диск 2 — на неподвижной части. Зазор между дисками обычно составляет 0,1—0,15 мм. Между дисками заливается специальная маловысыхающая кремнийорганическая жидкость 3, Жидкость в зазоре удерживается поверхностным натяжением. Для предотвращения вытекания жидкости из зазора поверхности дисков, соприкасающиеся с жидкостью, тщательно полируются.

Жидкостный успокоитель применяется, главным образом, в приборах, в которых подвижная часть укреплена на растяжках. Растяжка 4 проходит через небольшие отверстия, сделанные в дисках.

В механизме применен жидкостный успокоитель, состоящий из диска 6 (находится на подвижной части), диска 7 (укреплен неподвижно) и слоя вязкой жидкости 8.

Система прибора — ферродинамическая. В приборе применен жидкостный успокоитель. Прибор предназначен для утопленного монтажа; •

В приборе применен жидкостный успокоитель с полиметилсилоксановой жидкостью 700 at.

По конструктивным особенностям ваттметры и варметры относятся к стрелочным приборам с односторонней и с двусторонней симметричной Шкалой, с диапазоном измерений, охватывающим всю длину шкалы, с механическим противодействующим моментом, с. подвижной частью на растяжках. В приборе применен жидкостный успокоитель с полиметилсилоксановой жидкостью.

В приборе применен жидкостный успокоитель. .

Ферродинамический измерительный механизм ' прибора типа Д323 с подвижной частью на растяжках помещен в пластмассовый корпус пыле-и брызгозащищенного исполнения. Прибор имеет жидкостный успокоитель. Стрелка ножевидная.

В приборе применен жидкостный успокоитель. Приборы предназначены для утопленного монтажа.

В приборе имеется жидкостный успокоитель.

В осциллографических гальванометрах (§ 24) в жидкость помещается вся подвижная система. Для ряда приборов на растяжках в жидкости находится только часть растяжки, которая на определенном участке охватывается, например, спиралькой, заполненной жидкостью с большой вязкостью (полиметил-силоксановой). В некоторых электромагнитных приборах жидкостный успокоитель представляет собой два диска (один движется вместе с подвижной частью, второй — неподвижный) с отверстиями в центре для растяжки. Поверхности дисков тщательно полируют и располагают относительно друг друга на расстоянии порядка 0,1 мм. Зазор между дисками заполняют жидкостью.

Устройства для создания успокаивающего момента имеют разные принципы действия. Воздушный успокоитель ( 3.4, о) состоит из закрытой камеры /, внутри которой перемещается легкое алюминиевое крыло 2, закрепленное на оси подвижной части механизма 3. Успокаивающий момент возникает благодаря прохождения воздуха через узкий зазор между стенками камеры и крылом. Жидкостный успокоитель ( 3.4, б) основан на использовании специальной маловысыха-ющей кремнеорганической жидкости 3, находящейся в зазоре 0,1... ...0,15 мм между двумя дисками 1 я 2. Успокаивающий момент возникает при повороте одного диска относительно другого вследствие трения между различными слоями жидкости. Магнитоиндукционный успокоитель ( 3.5) основан на использовании вихревых токов в алю-