Entropy of Cluster System in Silicon Melt

Abstract

The full entropy's cluster component of the silicon melt is defined in the assumption of gammadistribution of microcluster in the form of chains with covalent interatomic bonds. The entropy is calculated for temperatures characteristic of the practice of growing single crystals from the melt, as well for the precipitation of silicon from the vapor phase of individual silicon clusters. The estimation results are consistent with literary data for clusters' entropy in simple liquids. The entropy of two- and three-atom microcluster at temperatures close to the melting point of silicon changes not monotonously. This indicates that in the process of growing a single crystal in silicon melt there is a continuous structural alteration near to the crystallization front. This work's aim is to deepen the understanding of the crystallization's structural aspects of elementary semiconductors from melt, which may be useful for improving the processes of growing their single crystals and amorphous films.

Визначена кластерна складова повної ентропії розплаву кремнію в припущенні гамма-розподілу мікрокластерів у формі ланцюжків з ковалентними міжатомними зв’язками. Ентропія розрахована для температур, характерних для практики вирощування монокристалів з розплаву, а також осадження з парової фази індивідуальних кластерів кремнію. Результати оцінок узгоджуються з літературними даними для ентропії кластерів в простих рідинах. Ентропія двох- та трьохатомних мікрокластерів при температурах, близьких до температури плавлення кремнію, змінюється немонотонно. Це свідчить про те, що в процесі вирощування монокристала в розплаві кремнію поблизу фронту кристалізації відбувається безперервна структурна перебудова. Робота переслідує мету поглиблення уявлень про структурні аспекти кристалізації елементарних напівпровідників з росплаву, що може бути корисним для удосконалення процесів вирощування їхніх монокристалів і аморфних плівок.

Определена кластерная составляющая полной энтропии расплава кремния в предположении гамма-распределения микрокластеров в форме цепочек с ковалентными межатомными связями. Энтропия рассчитана для температур, характерных для практики выращивания монокристаллов из расплава, а также осаждения из паровой фазы индивидуальных кластеров кремния. Результаты оценок согласуются с литературными данными для энтропии кластеров в простых жидкостях. Энтропия двух- и трѐх-атомных микрокластеров при температурах, близких к температуре плавления кремния, изменяется немонотонно. Это свидетельствует о том, что в процессе выращивания монокристалла в расплаве кремния вблизи фронта кристаллизации происходит непрерывная структурная перестрой- ка. Работа преследует цель углубления представлений о структурных аспектах процесса кристаллизации из расплава элементарных полупроводников, что может быть полезным для усовершенствования процессов выращивания их монокристаллов и аморфных плѐнок.