فرایند چکرالسکی

فرآیند چکرالسکی. فرایند چکرالسکی اولین بار در سال 1918 توسط یان چکرالسکی(1885-1953) که یک متالورژیست لهستانی بود، ابداع شد. چکرالسکی این فرایند را به طور اتفاقی در سال 1915 درحالی که روی سرعت تبلور فلزات تحقیق می کرد، ابداع کرد. . او هنگامی مشغول نوشتن مطلبی بود به اشتباه جای فروکردن قلم در جوهر آن را در قلع مذاب فرو برد و کشف کرد ماده به دست آمده از آنتک بلور است.او با کشیدن مداوم بلور تشکیل شده از سطح مذاب، تک بلور را ایجاد کرد. اولین تک بلوری که به این روش تولید شد، تک بلوری از جنس روی به شکل مفتولی با قطر 1 میلی متر بود. تا سال 1937 این روش برای تولید و مطالعه تک بلور فلزات استفاده می شد. در این سال برای اولین بار تک بلوری استوانه ای شکل به قطر 2 سانتی متر و طول 30 سانتی متر از NaCl با فرایند چکرالسکی به دست آمد. برای تولید این تک بلور علاوه بر کشیدن مداوم و آهسته بلور با سرعت 5 سانتی متر در ساعت، بلور را با سرعت 10 دور در دقیقه می چرخاندند. با ظهور ترانزیستورها در دهه 50 میلادی، نیاز به تولید تک بلورهای نیمه هادی ها افزایش یافت. این امر باعث گسترش فرایندهای تولید تک بلور ازجمله فرایند چکرالسکی شد. در سال 1950 اولین تک¬بلور ژرمانیوم به قطر 2.5 سانتی متر با این فرایند تولید شد. با توجه به خواص بهتر سیلیکون به عنوان نیمه رسانا، تلاش ها برای تولید تک بلورهای سیلیکون آغاز شد. هرچند به علت دمای ذوب بالاتر و واکنش پذیری بیشتر، تولید تک بلور سیلیکون سخت تر است.
یک تک بلور کوچک برای مشخص کرد جهت بلور استفاده شد.
روشی که چکرالسکی بدان دست یافت فقط شامل بالا کشیدن بلور منجمد شده از مذاب بود. باگذشت زمان بهبودهایی در فرایند به وجود آمد که عبارت اند از:
کنترل شکل بلور (قطر استوانه) با کنترل دما
کنترل ناخالصی های موجود در نیمه هادی با کنترل سرعت بالا کشیدن و چرخش بلور