• 한국결정성장학회지
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• 제19권5호
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• pp.215-222
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• 2009

Many concepts of external magnetic field applications in crystal growth processes have been developed to control melt convection, impurity content and growing interface shape. Especially, travelling magnetic fields (TMF) are of certain advantages. However, strong shielding effects appear when the TMF coils are placed outside the growth vessel. To achieve a solution of industrial relevance within the framework of the $KRISTMAG^{(R)}$ project inner heater-magnet modules(HMM) for simultaneous generation of temperature and magnetic field have been developed. At the same time, as the temperature is controlled as usual, e.g. by DC, the characteristics of the magnetic field can be adjusted via frequency, phase shift of the alternating current (AC) and by changing the amplitude via the AC/DC ratio. Global modelling and dummy measurements were used to optimize and validate the HMM configuration and process parameters. GaAs and Ge single crystals with improved parameters were grown in HMM-equipped industrial liquid encapsulated Czochralski (LEC) puller and commercial vertical gradient freeze (VGF) furnace, respectively. The vapour pressure controlled Czochralski (VCz) variant without boric oxide encapsulation was used to study the movement of floating particles by the TMF-driven vortices.

• 한국광학회지
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• 제9권3호
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• pp.175-180
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• 1998

고체 레이저매질로 가장 널리 쓰이는 Nd:YAG 단결정을 Czochralski 방법으로 육성하였다. 자체 제작한 Czochralski 결정 육성로 및 자동 결정 적경제어 장치를 써서 유효 직경 50mm, 길이 100mm의 Nd3+ 이온농도가 0.9at%이고 <111>방향의 단결정을 육성하였다. 단결정 육성시 융액의 수직방향에 대한 온도구배가 중용한 변수인 것이 확인되었으며, 결정 직경은 자동 제어가 가능하도록 컴퓨터 프로그램을 제작하였다. 육성된 단결정을 절단, 가공, 연마, 코팅 과정을 거쳐서 레이저 발진용 Nd:YAG막대를 제작하고 흡수 스펙트럼, 형과 스펙트럼 분석을 통하여 정확한 Nd:YAG의 레이저 발진특성을 확인하였다. 자체 가공된 레이저 막대로부터 발진된 CW 레이저의 최대 출력은 70W이었고, 발진문턱값과 효율은 각각 1.3kW, 1.64%이었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제11권6호
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• pp.259-263
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• 2001

The continuum model of transient point defect dynamics to predict the concentrations of interstitial and vacancy is established by estimating expressions for the thermophysical properties of intrinsic point defects. And the point defect distribution in a Czochralski-grown 200 mm silicon crystal and the location of oxidation-induced stacking fault ring(OiSF-ring) created during the cooling of crystals are calculated by using the numerical analysis. The purpose of this paper is to show that his approach lead to predictions that are consistent with experimental results. Predicted point defect distributions by transient point defect dynamic analysis are in good qualitative agreement with experimental data under widely and abruptly varying crystal pull rates when correlated with the position of the OiSF-ring .

• 한국결정성장학회지
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• 제12권1호
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• pp.50-55
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• 2002

$LiNbO_3$ 단결정에 $Nd_2O_3$0.2~0.5 wt.%를 칭량하여 결정을 성장 시켰다. 그리고 광손상을 억제하기 위해 ZnO 2~8 mole%를 첨가하여 광손상에 대한 저항성을 높였다. 본 연구에서는 Nd가 doping된 단결정을 성장시켜 주기적인 domain을 만들고자 하였다

• 한국결정성장학회지
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• 제6권1호
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• pp.11-18
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• 1996

Czochralski법으로 성장된 대구경(8인치 이상) 규소 단결정속에 폰재하는 결정 결 함을 규명하였다. Ring형 산화 적충 결함(Oxidation Induced Stacking Faults, 일명 OISF)의 발생 형태를 조사하였다. Minority life time을 mappmg하여 본 결과, rmg형 OISF의 폰재는 재료의 전기적 성질에 영향을 미칠 가능성이 높은 것으로 확인되었다. OISF의 핵 생성에 미치는 냉각 속도의 영향을 조사한 결과 homogeneous적 핵 생성 및 성장 현상을 확인할 수 있었다. 또한 COP(Crystal Originated Particle)의 주원인인 FPD(Flow Pattern Defects)의 발생은 용 체의 응고 속도에 크게 화우됨을 발견하였다. 이들 결함의 상반된 발생 현상의 제어를 위하여 는 인상 속도는 느리게, 또한 $950^{\circ}C$ 근처에서의 냉각속도는 빠르게 하는 것이 바람직한 것으로 결함 발생 제어 모델이 제시되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제7권4호
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• pp.536-547
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• 1997

축방향으로 균일한 자장이 가하여진 Czochralski 도가니에서 도가니와 성장결정이 다양한 각속도로 회전하는 경우에 대하여 유동장, 온도장 및 산소의 농도장이 수치적으로 연구되었다. 도가니 벽의 가열에 의한 부력의 효과와 자유표면에서 온도차이에 의한 열모세관효과로 인한 용융물질의 유동은 도가니와. 성장결정의 회전에 따른 원심력에 의하여 차등적으로 억제될 수 있다. 이 원심력에 가장 큰 영향을 주는 인자는 도가니의 회전속도이며 이것이 초크랄스키 결정성장과정에서 속도장, 온도장, 농도장에 큰 영향을 주고 있다. 도가니의 회전속도가 작을 때에는 성장결정의 회전이 원심력을 효과적으로 발생시킨다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권12호
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• pp.1667-1675
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• 2001

Numerical simulations are carried out for the liquid encapsulant Czochralski(LEC) by imposing a magnetic field. The use of a magnetic field to the crystal growth is to suppress melt convection and to improve the homogeneity of the crystal. In the present numerical investigation, we focus on the range of 0-0.3Tesla strength for the axial and cusped magnetic field and the effect of the magnetic field on the melt-crystal interface, flow field and temperature distribution which are the major factors to determine the quality of the single crystal are of particular interest. For both axial and cusped magnetic field, increase of the magnetic field strength causes a more convex interface to the crystal. In general, the flow is weakened by the application of magnetic field so that the shape of the melt-crystal interface and the transport phenomena are affected by the change of the flow and temperature field.

• 한국결정성장학회지
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• 제10권6호
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• pp.381-388
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• 2000

Czochralski 결정 성장 시스템에서 baroclinic 불안정성에 의해 발생하는 유동과 온도 변동에 대해 실험적으로 고찰하였다. 실리콘과 유사한 프란틀 수를 갖는 Wood's metal을 작동유체로 사용하고, 일체형 자석 프로브를 제작하여 멜트의 회전 유속을 측정하였다. 측정 결과 회전 유속은 멜트 바닥에 비해 자유 표면에서 빠르고 특히 결정 근처에서 유속이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 도가니 회전 속도를 증가시키면서 속도와 온도 변동을 관찰한 결과 Ro<1.01, Ta>$9.63{\times}10^8$인 영역에서 baroclinic 불안정성이 나타나고, 이 영역에서 유동과 온도가 동일한 주파수를 가지고 변동하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권5호
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• pp.454-458
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• 1999

Hydrodynamic Thermal Capilary Model developed previously has been modified to study the transport phenomena in the Czochralski process. Our analysis is focused on the heat transfer in the system, convection in the melt phase, and the meniscus and interface shape. Four major forces drive melt flow in the crucible, which include thermal buoyancy force in the melt, thermocapillary force along the curved meniscus, crucible rotation and crystal rotation. Individual flow mechanism due to each driving force has been examined to determine its interaction with the meniscus and interface shape. A nominal 4-inch-diameter silicon crystal growth process is chosen as a subject for analysis. Heater temperature profile for constant diameter crystal is also present as a function of crystal height or fraction solidified.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권5호
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• pp.193-198
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• 2011

최근 사파이어 결정은 LED 응용부품에 사용되고 있고, CZ 성장공정은 고 품질의 사파이어 단결정을 성장시키기 위한 중요한 기술중의 하나이다. 고 품질의 단결정을 성장하기 위해서는 CZ 성장로 내부의 열 및 질량 전달현상의 제어가 필요하다. 본 연구에서는 유도 가열된 CZ 성장로에 대한 사파이어 결정의 성장공정을 FEM을 사용하여 수치적으로 분석하였다. 본 연구의 결과, 성장로의 rpm이 증가함에 따라 고온부는 도가니 표면에서 융액의 내부로 이동하고, 고-액 계면은 평편한 형태로 변화되는 것으로 분석되었다. 또한 성장된 결정의 고-액 계면은 초기에 형성된 결정의 shoulder 형상에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타났다.