（材料物理与化学专业论文）cdznte的晶体生长、器件设计的模拟以及vfbga封装内部芯片断裂的研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 本文分为两部分，其中第一。部分着重于c d z n t e 的晶体生长研究以及共而栅器件电极的优 亿没诗，甄第二部分鄹主要是针对v f b g a 集戒壤熬芯j + 在静热裁赫作蠲f 装裂溺题静研究。 研究结果如下： 1 ，袭第一部分中，采用有限元法对c d z n t e 的晶体生长过程进行了热分析，主要研究了 坩埚下降速度对晶体生长速度、围液界藤形状敷固液界甄附近轴向温发梯度的影响。模拟结 果表明当坩埚下降速度v p t l m m h 时，可获得接近水平的圃一液界面，轴向温度梯度也较小， 这将毒剥予获褥赢质量驰晶体。这一模拟结果盔实验中戎褥到了验证。 2 其次，基于热力学关系，估算了c d l ，。z n 。t e 熔体备组元平衡蒸汽压。从而 采耀c d ；一, z n ；台龛澡替代e d 滚侮海气稳分嚣控蒋工艺豹m v b 法，褥裂分压控露与奄避搴越关 系，成功生长出了高阻cd 】一，z n 、t e 晶体晶体电阻率可达1 0 1 c m 。 3 由于共嚣橱c d z n t e 探测器胃鞋狠好遗尧鞭空穴输运瞧能差的锨点。率文剩瓣有限元 分析软件a n s y s ，通过变化栅宽，淘宽及栅极位擞等因索。模拟了共面栅探测器在不同的电极 设计时豹龟势分帮，并讨论了电撩分布不对称时所产生的边缘散应对感应信号的影响，显示 了疑过具露优化设计的共丽栅电掇排布。模拟结果对于挺嚣栅的电极设计提供了依据。 4 集成电路器件的尺寸已进入深亚微米阶段，c s p 射装技术已成为半导体界关注的热点。 在第二部分中，我们针对v f b g a ( v e r y t h i nf i n e p i t c hb a l lg r i d a r r a y ) 器传悫部芯片在辨热载蒋 作用下的断裂问越进行了研究。由于利用传统的力学测试方法报难精确得到外加载荷在器件 及菇蠹部蕊片主 | 起鳇盛力大枣秘分蠢，聪焉a 瓣s y s 软停懿蠢陵元分褥豹方法对v f b g a 封 装体内的芯片的应力大小和分布进行了模拟分拼，弥补丁用传统的力学测试方法的刁：足。通 过实验与襟籀结鬃静分橱，筏密了等致蒋片断裂的驻西，并针对实际z 艺提出了解决方案， 从而使测试线上失效比例从高达1 8 0 0 d p m ( d e f e c tp e r m i l l i o n ) 下降到1 0 0 d p m 左右。此外， 还模拟分析了芯片厚度改变以及外加载葡大小变化对器件上应力分布殷大小的影响，从而对 v f b g a 封装的进一步发展及改进提出建议。 关键调辐袈探测器c d z n t e 热分辨m y b 法共囊援搽测嚣 有限元分析断裂强度硅j 叶v f b g a 上海大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ep a p e ri sd i v i d e di n t ot w op a r t sp a r tii st os t u d yt h ec r y s t a lg r o w t ho fc d z n t ea n dt h e e l e c t r o d ed e s i g no fc z t c o p l a n a r - g r i dd e t e c t o rb yf i n i t ee l e m e n t sm e t h o d p a r t2e m p h a s i z e st h e s t i e s s a n a l y s i s i ns i l i c o nd i eu n d e rd i f f e r e n tt y p e so fm e c h a n i c a l l o a d i n g 。t h ee x p e r i m e n ta n d s i m u l a t i o nr e s u l t sa r es h o w na sf o i l o w e d ： lt nt h ep a r t1o ft h ep a p e r , t h ef i n i t ee l e m e n tm e t h o di se m p l o y e dh e r et os i m u l a t et h ec r y s t a l g r o w t hr a t e ，s o l i d l i q u i di n t e r f a c ea n da x i a lt e m p e r a t u r ep r o f i l eo ft h ec r y s t a lu n d e rd i f f e r e n tf u m a c e t r a n s l a t i o nr a t e st h es i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a ti ft h ef u m a c et r a n s l a t i o nr a t ei sc o n t r o l l e da t l m m c ho rs o ，t h ec r y s t a l g r o w t hr a t e i sa l m o s tt h es a m ea st h ef u m a c et r a n s l a t i o nr a t ea n dt h e s o l i d - l i q u i di n t e r f a c ei s a l m o s tf i a t ，i tw i l lb eh e l p f u lt oa c q u i r et h ec r y s t a lo fh i g hq u a l i t y f i n a l l y , t h es i m u l a t i o nr e s u l ti sa l s ov e r i f i e di nt h ee x p e r i m e n t ，w h i c hi n d i c a t e st h a tt h es i m u l a t i o nr e s u l th a s p r a c t i c a la p p l i c a t i o n 2 。e q u i l i b r i u mp a r t i a lp r e s s u r e s o v e re d l 一，孙函m e l tw a se s t i m a t e d b yt h e r m o d y n a m i c r e l a t i o n s h i pb a s e d o np r e v i o u sw o r k ，w h i c hp m v i d e st h e o r e t i c a lb a s i sf o rc d l x z n x t e c r y s t a lg r o w t h u n d e rc o n t r o l l e dc d z np a r t i a lp r e s s u r e s t h ec d , 一x z n ；t ec r y s t a l sw e r eg r o w n b ym v b m e t h o db y c d , 一x z n xa l l o yr e s e r v o i ri n s t e a do fo n l yc dr e s e r v o i ri n o u rl a b ，w es u c c e e dt oo b t a i nt h ec d 】一 ，z n x t ec r y s t a l so fh i g hr e s i s t i v i t y ，w h o s er e s i s t i v i t yr e a c h e s1 0 “q c m 3 c o p l a n a r - g r i dd e t e c t o r s ，w h i c hh a v eb e e nd e v e l o p e dr e c e n t l y , c a ne f f e c t i v e l yo v e r c o m et h e p r o b l e m o fp o o rh o l ec o l l e c t i o ni nt h e s ed e t e c t o r s t h u st h ee n e r g yr e s o l u t i o no fg a m m a r a yc a nb e g r e a t l yi m p r o v e d f i n i t ee l e m e n t sa n a l y s i si su t i l i z e df o rs i m u l a t i n gt h ep o t e n t i a ld i s t r i b u t i o no ft h e c o p l a n a r - g f i dd e t e c t o ru n d e rd i f f e r e n te l e c t r o d em o d e l sb yv a r y i n gt h ew i d t h so fg r i d ，g a pa n dt h e p o s i t i o no fe l e c t r o d e s 。i na d d i t i o n ，t h ei n f l u e n c eo fe d g ee f f e c t sr e s u l t i n gf r o mt h eu n s y m m e t r i c a l e l e c t r o d e so ni n d u c e dc h a r g ei sd i s c u s s e d i nt h i sw a y , t h eg e o m e t r yo fe l e c t r o d e sf o rc o p l a n a r - g r i d d e t e c t o r si so p t i m i z e da n dt h u st h ee n e r g yr e s o l u t i o no fd e t e c t o r sc o u l db ef u r t h e r i m p r o v e d ， 4 s t r e s s a n a l y s i s i so fc m c i a l i m p o r t a n c ei n t h ed e s i g no fc o m p o n e n t sa n ds y s t e m si nt h e e l e c t r o n i ci n d u s t r y , i np a r t2 ，w ep r e s e n tan e ws t r e n g t hc r i t e r i o nc o m b i n e dw i t haf i n i t ee l e m e n t a n a l y s i s ( f e a ) t op r e d i c tt h ef a i l u r es t r e s so fs i l i c o nd i e s e v e r a ld i f i e r e n tm o d e l so fp u s h e r sw e r e d e s i g n e d t oa p p l yt h el o a di nt h ev f b g ar e l i a b i l i t yt e s tu n t i ls o m eu n i t sf a i l e de l e c t r i c a lt e s t 。 m e a n w h i l e f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sw a sp e r f o r m e di no r d e rt of i n dt h el o c a t i o no ft h eh i g h e s ts t r e s s a n dt h ee x p e c t e dm o d e so ff a i l u r e i nt h es i m u l a t i o n ，p a r a m e t r i cs t u d yo ft h ee f f e c to fd i f f e r e n tt y p e s o fa p p l y i n gp u s h e r so ni n t e r n a ls t r e s so fd i ei sc a r r i e do u ta n dt h ef a i l u r es t r e s so fd i ec a nb e d e t e r m i n e de v e n t u a l l yp o t e n t i a lf o rc h i pd a m a g eu n d e rc e r t a i np u s h e rd u r i n ge l e c t r i c a lt e s tp r o c e s s h a sb e e na s s e s s e da n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h em a x i m u m p n n c i p a ls t r e s sa n dt h et h i c k n e s so f t h es i l i c o nd i ei sa l s oe x p l o r e d s ot h er o o tc a u s eo fi n n e rd i ec r a c kj sp r e d i c t e da n df o u n da f t e rt h e s i m u l a t i o ni ti st h eg r e a ts t r e s si n d u c e db yt h ea b n o r m a lc o n t a c tb e t w e e nt h et e s t i n ge q u i p m e n ta n d v f b g au n i t t h a tc a u s e dt h ei n n e rd i ec r a c k ，a f t e ri m p r o v i n gt h et e s tp r o c e s s t h ef a i l u r er a t eo f v f b g au n i t sh a sb e e nd e c r e a s e df r o m1 8 0 0 d p mt ol o o d p m k e yw o r d s r a d i a t i o nd e t e c t o r ，c d z n t e ，t h e r m a la n a l y s i s ，i v i v bm e t h o d ，c o p l a n a r - g r i dd e t e c t o r f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s ( f e a ) ，f a i l u r es t r e s s ，s i l i c o nd i e ，v f b g a l l 上海大学硕士学位论文 第一部分c d z n t e 的晶体生长、器件设计的模拟 第一章概述 1 1 半导体高能粒子探测器对于材料的要求 s i ( “) 、高纯g e 等半导体探测器由于具有较高的效率和能量分辨率，长期 以来用作y 和x 一射线能谱仪，但是它们必须在低温下工作，这样大大限制了应用 范围。c d z n t e ( c z t ) 化合物半导体探测材料由于具有较高的平均原子序数和较 大的禁带宽度，所以由这些材料制成的探测器具有较大的吸收系数，较高的计数 率，体积小，使用方便，且能在室温工作等优点【】2 】。c z t 探测器是新一代核探测 器，在国家安全防务、核探测、核控制、天体物理以及医学等领域具有巨大的应用 前景【3 。”，是当前国际上研究的热点。 无论我们使用哪种半导体材料，如果要获得具有良好光谱分辨率和高计数效 率的高性能光谱仪，它要求具备一定的材料性能。其中一些性能要求和其他半导 体器件工艺所要求的一样，而另一些则是这种器件所特别要求的。些主要的性 能要求如下： 1 高原于序数( z ) ，以便产生有效的射线一原子相互作用。一定材料中的光电吸 收截面随着其原子序数而变化，其关系为z ”，其中4 n 1 0 9q c m ) 。另一方面，禁带宽度要足够小， 这样的话，电子一空穴的电离能就比较小( 。 5 、v z r ( v e r t i c a lz o n er e f i n i n g ，垂直区熔法) 装置如图1 5 所示，封存有原料的 滋臻垂嘉敖置，螽熬器可主下移动，叟长晶体时加热器觚下而上移动，琢辎便有 围液网的变化。随着熔区沿着料锭由一端向另一端移动，晶体的生长过瑕也逐濒 完成。该方法的特点是熔透被限制在一段狭窄的范围内，而绝大部分材料处于闯 上海大学硕士学位论文 态，剌羊斗体系由晶体、熔体和多晶原料三部分所组成，体系中存在着两个固液界 面，一个界面上发生结晶过程，而另一个界面上发生多晶原料的熔化过程。该方 法的优点是生长期间杂质能被固化时分凝出去。利于生长高纯、高电阻率的本征 c d z n t e 。另外，减小了坩埚对熔体的污染( 减小了热接触面积) ，并降低了热功 率，区熔过程可以反复进行，从而提高了晶体的纯度或使掺质均匀化。但是，此 法不宜生长大直径晶体，此法一般生长的晶锭是几个晶向织构，只能从单晶中切 出小片来做辐射探测器。 图1 5v z r 装置示意图 从溶液中生长【l 叫 c d z n t e 晶体的熔点较高，给晶体生长带来很大困难，为了降低生长温度，经 常采用从溶液中生长。以c d t e 为例说明，常用t e 作为溶剂，当富的t e 熔体从a 点缓 慢降温到b 点过程中，便会有c d t e 晶体不断析出。随着温度的继续降低，晶体的不 断析出，溶液中t e 的浓度越来越大，最后由于熔体的持续过冷，整个熔体固结为 c d t e - - t e 混合物。低温下生长，减少了坩埚的热扩散污染，并且降低了热应力， 位错密度较低。富t e 溶液还可富集、吸收杂质，对晶体起净化作用，可以得到高 纯、高质量晶体】。但此法生长的晶体中含有较多t e 沉淀，v c d 的密度很高，因 此很难直接得到高电阻率的晶体，一般通过掺杂补偿来获得高电阻率晶体。由于 生长过程中熔体的较高过冷度，此法只能得到较小晶体颗粒，只能切出小片来做 辐射探测器。低温下不利于热量的散失及物质的输运，而晶体生长过程中需将多 余的t e 输运出去，将结晶潜热散失出去，因此此法生长速率很低( 5 m m 天) ， 效率低下。尾部由于含过多t e 而无法利用，造成浪费，成本较高。从溶液中生长 常用以下两种方法： 1 、t h m 【”】( t r a n s l a t i n g h e a t e r m e t h o d ，移动加热器法) 装置与v z r 法相同，生 长方法类似，不同的是t h m 法原料富( c d z n r 叶t e ) 。该方法的优点是生长期间杂 质能被固化时由富t e 熔体分凝出去。利于生长高纯、高电阻率的c d z n t e 。此法一 般生长的晶锭是几个晶向织构，产率很低。o h m o r 等人成功用此法生长了直径3 2 c m 的c d t e 晶锭，电阻率大于1 0 6 n c m 。 上海大学硕士学位论文 2 、t g s g f 3 ( t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s o l u t i o n g ，温度梯度下的溶液生长法) 其 装置v b 法相似，但温度梯度要大( 2 0 4 0 c m ) 。在坩埚中封入富t e 的c d z n t e 原料 ( t e 为溶剂) ，原料在高温区熔化后，缓慢下降坩埚( 1 8 m m 天) ，经过温度梯度 时便会结晶析出c d z n t e 晶体。t g s g 法的生长速度l e t h m 法快。 气相生长法 最主要的是p v t 法： i e 目d 图i - 6p v t 法装置示意图 p v t 【”】( p h y s i c a l v a p o r t r a n s p o r t ，气相物理输运法) 该方法原理如图1 6 所示， 将原料( c d t e 或c d z n t e ) 封在石英管的一端，将石英管慢慢移动通过一台电阻炉， 炉温的分布如图1 6 所示，有一个峰值，高温处原料的蒸气压较高，温度较低处蒸 气压较低，气相物质( c d 、t e 、z n ) 便顺着压力梯度输运到籽晶晶面处而不断生 长出晶体。p v t 法在低于晶体熔点温度下生长，减少了坩埚的扩散污染，并且晶 体的完整性好，位错密度较低。晶体生长过程同时也是一个气相输运提纯过程， 因此可生长出超纯晶体。气相分子的扩散性好，径向组分均匀性好。但因气相分 子密度很低，气相与固相的分子密度相差很大，使得从气相中生长晶体的速率要 比从熔体中生长的速率低许多，并且为了得到符合化学计量比的晶体，须仔细地 调节扩散速度和原料的蒸气压，但通常比较困难。 1 5c d l - x z n ，t e 晶体生长技术进展 近几年，美国、俄罗斯、乌克兰和以色列等国在探测器级c d l x z n 。t e 晶体生 长方面取得了很大的发展，如今这几个国家都已将c d 】_ x z n ，t e 晶体材料商业化。 尤其是美国，h p b 法生长的c d l ，z n ；t e 晶体电阻率高达1 0 “q c a n ，晶体的可用 部分达到约2 5 左右，美国e v - p r o d u c t s 推出的s p e a r 探测器和各种阵列的 c d z n t e 探测器所用的材料就是h p b 法生长出来的，其价格昂贵。最近 c d l _ x z n 。t e 晶体的l p b 法生长取得新进展，r b j a m e s 等人用改进垂直布里奇 曼法掺杂生长的c d h z n x t e 晶体电阻率p 可达3 1 0 1 0 9q - g i l l ，而且( 1 tt ) 。 值达到( 3 1 1 ) 1 0 3 c m 2 v s 。这些性能指标已经达到了制作共面栅探测器的要 求1 1 。t e s c h l e s i n g e r 等人使用改进的水平布里奇曼法生长出了高质量的晶体材 料，单晶片有的尺寸可达4 0 m m x 3 8 m m x s m m ，而且尺寸在2 0 m m x 2 0 m m 的晶片可 上海大学硕士学位论文 占晶体体积的2 5 3 0 ，晶体的电阻率高于5 1 0 9n c m ，( t ) 。值可达到l 1 0 3 c m 2 v s i ”】。现在使用低压法生长的c d 】_ x z n 。t e 晶体在性能上已逐渐赶上了高 压法，有的方面甚至已经超过了高压布里奇曼法生长的晶体，因此低压法生长 c d l ；z n 。t e 晶体目前己成为国际上研究的热点。 国内对c d h z n 。t e 晶体生长的 研究还处于初级阶段，对其进行研究的机构主要有上海技术物理研究所、上海 大学电子信息材料系和四川大学材料系，上海技术物理研究所生长的c d 卜x z n x t e 晶体主要作为h g c d t e 红外探测器衬底材料，上海大学电子信息材料系和四川 大学材料系都有报道使用改进垂直布里奇曼法生长出高阻c d o8 z n o2 t e 晶体，而 且上海大学电子信息材料系生长出的晶体制作成m s m 型探测器经北京原子能 研究院检测已获得初步的响应，但是长出的晶体体积都较小，通常晶锭的直径 只有3 0 r a m 左右长度在6 0 r a m 左右。 尽管高压布里奇曼法生长的c d l _ x z n ，t e 晶体已经商业化，但是由于该方法对 设备的要求非常严格，结构较复杂，价格昂贵，成本非常高，目前只有美国、 俄罗斯、乌克兰和以色列等少数几个国家有能力使用高压布里奇曼法生长 c d h z n 。t e 晶体。低压布里奇曼法由于其相对低的成本和相对简单的操作引起 了研究人员的兴趣，近年来在低压布里奇曼法晶体生长上的进步更让人感觉到 该法有取代高压法的趋势，虽然目前低压法的工艺还未能完全成熟，还处于实 验研究阶段，但其前景却是非常光明的， “，b ) 图l 一7 ( a ) 高压布里奇曼法( s a n d i an a t i o n a ll a b o r a t o r i e s ，l i v e r m o r e ，c a ) ( d ) 低压布里奇曼法( y i n n e lt e c h ) 生长出来的晶体 图1 8 高压法生长的晶片的切面照片m 9 上海大学硕士学位论文 1 6c z t 探测器设计技术的进展 目前采用传统电极结构的c d z n t e 探测器性能并不理想，由于探测器中较大的 电荷损失，导致能量分辨率降低。这一现象的产生是由于空穴的迁移率低、寿命 短( 即u 乘积比电子的约小个数量级) 所造成的。如果载流子的平均漂移路 程( 表示为u t 和探测器上所加电场强度e 的乘积) 小于探测器的厚度l ，那 么产生的空穴在到达电极以前就会被探测器中的复合中心所俘获，电极收集到的 电荷的份额和所产生的脉冲高度取决于射线与探测器之间相互作用的深度。由于 y 射线具有较大的穿透深度，可以作用于探测器中的任何位置，但是空穴的迁移率 较低，在某些位置上被激发的空穴往往无法被有效地收集而产生讯号，从而严重 影响探测器能量分辨率，因此当采用传统的器件结构时空穴尾迹将会严重影响 c d z n t e 探测器的性能【1 ”。近年来所发展的共面栅结构的探测器可以很好地克服 空穴输运性能差的缺点，显著提高探测器的能量分辨率【l 5 ，“ 。 图1 9c d 】。z n 。t e 共面栅探测器结构示意图 共面栅结构是一种新的探测器外形，其结构如图1 - 9 所示。共面栅结构有两组 偏压稍有不同的平行阳极装置，测得的信号就是两个阳极间诱发电荷的偏差。其 工作原理如下：当电子离阳极相对较远时，电子在两组相邻阳极上的诱发电荷相 等，信号偏差为零；但当电子接近阳极面时，电子会朝更正的阳极方向运动并且 远离较低电位的阳极，因此在更正的阳极处的诱发电荷增加而在较低电位的阳极 处的诱发电荷减小，因此偏差信号激剧增加。共面栅结构可以解决空穴尾迹问题， 在没有灵敏度补偿的条件下就可以获得较高的能量分辨率。但它对材料的要求较 高，需高质量的晶体，因此生长高质量的材料仍然是一个重要的问题。共面栅结 构的缺点是它需要更复杂的电子设备，因此成本较高且会引入附加的噪音。 1 7 本课题的研究目的 本课题是国家自然科学基金项目 c d l 。z n 、t e 核探测器材料和器件的研究及 c d z n t e 共面栅探测的模拟设计及工艺研究的重要组成部分。本课题的目的是 上海大学硕士学位论文 要获得组分分布比较均匀的高电阻率( 9 1 0 袖e r a ) c d 】x z n ，t e 品体，并在此基础 上使用有限元分析方法对c d h z n 、t e 共面栅探测器的电极进行优化设计。 本文是在实验室已有的基础上针对c d l 。z n 。t e 材料与器件研制中存在问题开展 研究，研究重点是： 一、采用有限元( f e ) 方法对c z t 晶体生长过程进行热分析和流体分析，研究在 一定的温度梯度下，坩埚下降速度对c d z n t e 晶体生长速度、固液界面形状以及轴 向温度梯度的影响。 二、在c d l _ x z n ；t e 中，由于c d 的蒸气压较高，所以在合成和长晶过程中不易达到 预定的化学计量比，常导致c d 空位和t e 间隙的产生。这些点缺陷的电离降低了 材料的电阻率。所以控制c d 蒸气压，使晶体在合适的c d 压下生长，可减少大量 的c d 空位，使晶体符合化学计量比，从而提高晶体的电阻率。 三、采用有限元方法模拟c z t 共面栅探测器中的三维电场分布。基于模拟分析结 果，对c z t 共面栅探测器的几何结构进行优化设计，以提高探测器的能量分辨率。 上海大学硕士学位论文 第二章晶体生长的模拟研究 2 1固液界面形状、稳定性与晶体完整性 1 7 , 18 】 从熔体中生长晶体，固液界面的形状和稳定性是和所生长的晶体完整性密切相 关的。 排杂、排除位错等缺陷以及避免热应力的角度来看，平面状固液界面最为理 想，但是这不容易在较大范围内获得，也难于保持。所以通常使固液界面呈稍凸( 固 体面为准，以下同) 的形状，它有利于晶粒的几何淘汰，并使杂质和缺陷形成较为 有利的分布与传播，但容易产生内应力，可能导致较高的位错密度，所以凸度应 较小。 当固液界面为凹状时，晶体边沿部分首先生长，这就容易造成侧壁寄生成核， 晶核长大并延伸到晶体内部，形成多晶， 聚集在晶体内部，这些对晶体的完整性、 内应力。 降低晶锭的产率。并且杂质、气泡容易 均匀性都是不利的，而且同样容易产生 界面处应相当稳定，因界面的不规则起伏变化易在晶体生长过程中将界面扩散 层处的t e c d 熔体液滴包裹到晶体界面中，产生包裹体。不稳定的界面得到的晶 锭中常含较多的晶粒，难以获得大直径单晶。其次因c d z n t e 的堆垛缺陷形成能较 小，在晶体生长过程中，界面处温度波动极易引起孪晶的出现。 为了更好控制固液界面形状，本文将采用有限元的方法模拟坩埚下降速度对于 晶体生长速度、固液界面以及固液界面附近轴向温度梯度的影响。 2 2晶体生长模型及其加载条件 一、 晶体生长模型描述 垂直布里奇曼系统是一个由莫来石质耐火材料做成的封闭的长晶炉和一个同 时含有固一液态c d z n t e 的安瓿组成，其中安瓿由石英制成，如图2 - 1 所示。 我们在此使用垂直布里奇曼法生长c d z n t e 晶体，将原料密封放入具有特殊形 状的坩埚( 石英管) 内，加热使之熔化，混合均匀后，通过下降装置使坩埚在具有一 定温度梯度的结晶炉内缓慢下降，经过温度梯度最大的区域时，熔体便会在坩埚 内自下而上地结晶为整块晶体。 将c d z n t e 原料放置于内壁镀有碳层的石英管内，其几何尺寸如表2 一l 所列。 上海大学硕学位论文 图2 - 1垂直布里奇曼系统 i 石英管长度l ( m )石焚管内经f ( m )石英管壁厚度鲰)碳层厚度f m ) 0 0 5 0 0 1 50 0 0 2 50 0 0 0 l 袭2 。l 鑫俸生长装置豹尼 罨足寸( 擎搜：m ) c d z n t e 晶体生长系统的物理性质如表2 2 所示。目前，在文献上所报道的 c d z n t e 材瓣耩往方甏的数攒较少。摇我们获知，歪今齑缺乏c d t e - z n t e 台金豹参数， 所以在本文中我们通过c d t e 与z n t e 的线性关系近似求解c d z n t e 的材料属性。如无 法在文献中找到z n 弛的参数，我们选用c d t e 的数据近似代替c d z n t e 誉 3 数据饽】。 材料 p 5 = 5 6 3 6 + 2 1 8 ( 1 一工) 1 一；( r 一2 9 8 ) 1 p ( k g m 5 ) c d l x z n x t e l l 9 】 ( 群= 3 ( 4 8 6 5 十1 8 5 5 t 1 0 0 0 ) 1 0 “) p 。= 5 7 8 0 0 2 9 ( t 一1 4 0 6 ) q u a r t z 1 2 0 2 2 0 0 g r a p h i t e 1 2 0 】 1 9 0 0 暖= 2 1 9 + 9 5 x + ( 0 。0 7 9 2 + 0 。0 1 7 8 x ) t - 3 。0 7 x 1 0 6 t 2 c e ( j k g k ) c d l 一。z n x t e l l 9 】 e ：= 3 1 4 q u a r t z 2 0 】 7 7 0 g r a p h i t e 1 2 0 7 1 2 k 3 = 1 5 k ( w m 酗 c d t e 【2 8 】 蔗= 3 0 z n t e 1 0 8 q u a r t z 【2 0 】 2 8 g r a p h i t e 2 0 】 1 2 0 1 t ( j k g ) c d t e l 2 0 】2 0 9 2 0 0 表2 2 晶体生长系统的物理豫凄 上海大学硕士学位论文 由于模型具有对称性，我们将之简化为二维模型进行模拟。在本文中，为了 更全面地了解圈液界谣的变化，我们分别设计了9 0 度及1 2 0 度两种底角的石英管， 如图2 - 2 ( a ) 所示。其啜楱划分效果如图2 - 2 ( b ) 所示。 二、炉温加载条件 是予c d z n t e 是一耪低热孥率毒孝糕，为了僳谨一定懿磊钵生长速霉，应使湿度 梯度较大，但是温度梯度也不是愈大愈好。温度梯度是由高温区和低温区的温差 造成的，黉增霸溢度梯度就簧捷离麓溢区的温度或者降