晶体中的溶质浓度:
式中为熔体中溶质平均浓度;
为有效分凝系数,计算式为:
式中为平衡分凝系数。如果生长速率
和溶质边界层厚度
发生变化,
也随之发生变化,因此晶体中溶质浓度也跟着变化。
生长条纹是由不正常的工艺如加热功率起伏、热损耗起伏、熔体的非稳流动、籽晶杆跳动、机械振动等引起的。由以上各原因引起的生长层一般是非周期性的,生长层是互相平行的层状组织。如果晶体生长时温场不对称,或虽是对称温场,但籽晶的转轴与温度的对称轴不一致,晶体旋转一周生长速率产生一次起伏,就形成具有严格周期性的旋转性生长层。这种生长层是以晶体转轴为轴线的一连续螺蜷面。
生长条纹是一种常见的宏观缺陷,它破坏了晶体物理性能的均匀性。为获得优质晶体,在晶体生长过程中应稳定生长条件,排除产生生长层的因素,避免出现生长层。
生长条纹的形态反映了生长界面的形态,因此有意识地引入已知周期的生长条纹,不仅可以追溯生长过程中的界面形态和演变过程,而且可作为时标,定量地测定瞬时显微生长速率,是研究晶体生长的有用方法。