第六节　晶体生长过程中直径的惯性和直径响应方程

一、直径的惯性

由牛顿第二定律可知，同样大小的力作用于不同的物体，所产生的加速度决定于物体的惯性质量，惯性质量愈大，产生的加速度愈小。对一单晶炉来说，功率起伏（以单位时间热量的起伏表示）将引起温度起伏ΔT，其间的关系是：Q=CΔT，其中C为单晶炉的热容量。经验表明，同样的功率起伏对不同的炉子将引起不同的温度起伏，热容量C愈大，温度起伏愈小。因此我们将热容量称为热惯性。我们又知道，晶体生长过程中温度起伏ΔT将引起晶体直径的起伏Δd，其间的关系亦可表示为：ΔT=C*Δd。同样的温度起伏对不同的生长系统将引起不同的直径起伏，显然，C*愈大，直径起伏Δd愈小。于是我们将C*称为晶体直径的惯性（diameter inertia of growing crystals）。

生长过程中不同的工艺阶段对直径惯性C*的要求不同。等径生长阶段，我们希望直径的惯性C*越大越好。因为直径的惯性越大，同样的温度起伏引起直径的变化越小。但是在放肩和收尾阶段，却不希望直径的惯性太大，否则欲改变直径时，就会感到生长系统太“迟钝”了。

直径的惯性反映了生长系统的综合性能。与所生长晶体的类别和尺寸、环境气氛的类别和温度以及生长时的工艺参量有关。

为了阐明直径的惯性C*的意义，我们将进一步导出直径的响应方程。