СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ Российский патент 2002 года по МПК C30B29/62 C30B30/00 

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения.

В настоящее время известны способы и технические средства для выращивания кристаллов /1-3/ и эпитаксиальных алмазных пленок /4/.

В настоящее время известен патент RU 2131951 C1, С 30 В 29/62, 29/16, 30/00 "Способ получения нитевидных кристаллов оксида цинка", где рост нитевидных кристаллов оксида цинка осуществляют на воздухе с использованием излучения СО₂-лазера непрерывного действия.

Изобретение позволяет получать нитевидные кристаллы без затравок и кристаллизационных камер. В экспериментах использовался серийный лазер непрерывного излучения ЛГ-25 на СО₂ мощностью 25 Вт. При фокусировке Ge-линзой с f=20 см плотность мощности на поверхности таблетки превышала 10⁵ Вт/см².

К недостаткам этого способа можно отнести предварительные процессы, т.к. необходимо спрессовывать таблетки из порошка оксида цинка марки ОСЧ, размером L~1 см и Д-1 см, необходимость их отжига в муфельной печи при T~800^oC в течение 1 ч. Процедура облучения занимала 1-3 мин. Сам процесс занимает время более часа.

Способ выращивания нитевидных кристаллов отличается тем, что рост кристаллов осуществляется на материале пластин в камере, заполненной рабочим газом, в поле действия встречных дифракционных полей от рентгеновских излучателей, излучение от которых проходит в камеру через пакет пластин, смонтированных на торцах камеры, а внутри пакета пластин установлены спирали термоподогревателя.

Использование этого способа позволит подбирать материал пластин и газов и выращивать из них нитевидные кристаллы, а возможность управлением пространственной дифракцией в газе с учетом свойств материала определит возможность выращивания квазикристаллов с различными осями симметрии. Причем выращивание кристаллов занимает время 15-20 мин со всеми подготовительными операциями.

Таким образом, по сравнению с прототипом здесь используются дифракционные встречные поля рентгеновского излучения для выращивания кристаллов, что соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявленного способа не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не выявило в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Фиг.1. изображает принципиальную схему технической реализации способа.

Корпус камеры 1 выполняется из стекла или керамического материала, заполненного рабочим газом 2.

В торцовых сторонах камеры 1 установлены пакеты пластин 3. Между пластинами 3 располагаются термоспираль 4 с керамическими изоляторами 5, определяя в совокупности термоподогреватель 6. Спираль наматывается по всей площади пластин, обеспечивая равномерный разогрев пластин. Снаружи по торцам камеры 1 устанавливаются рентгеновские излучатели 7 (типа Арина-3), облучая всю поверхность пластины. Внутри камеры на ее оси установлен согласующий виток 8 (короткозамкнутая спираль из витков, разведенных относительно центра камеры 1).

Термоспираль 4 подключается к обычной сети переменного тока и обеспечивает разогрев пластин до 1000^o~1200^oС, разогревая газовую среду до 400^o~ 500^oС. В эксперименте в качестве газовой среды 2 использовался воздух при атмосферном давлении. В эксперименте в качестве пластин 3', на внутренней поверхности которой со стороны от центра камеры 1 образуется слой кристаллов 9, равномерно покрывая всю площадь пластины, использовался материал - тантал.

Пластина 3 была изготовлена из обычной стали. Размер камеры 1 в эксперименте составлен L - 400 мм, D - 160 мм. Диаметр пластин 3 и 3' - 150 мм.

На представленной фотографии показана пластина 3', покрытая кристаллами, с площади которой в некоторых местах сняты слои кристаллов для проведения анализа.

Последовательность выполнения операций по способу следующая.

Включаются в работу термоподогреватели 6, пластины 3 и 3' разогреваются, разогревая рабочий газ 2, после чего включаются рентгеновские излучатели 7 и через 4~ 5 минут на внутренних пластинах 3 со стороны центра камеры образуются кристаллические структуры, покрывая всю плоскость пластины.

При образовании встречных дифракционных полей Р-излучений возле устройства возникают поля, в связи с чем электронные приборы по управлению и блоки питания переносятся в другое помещение, т.к. они выходят из строя, а людей отбрасывает от устройства.

Меняя материалы пластин в ячейках (дифракционных), получены не только нитевидные кристаллы.

Список литературы
1. Дерягин Б. В., Федосеев Д.В. Рост алмаза и гранита из газовой фазы. -М.: Наука, 1977.

2 The properties of Diamond /Ed. by J. Field-London; New York: Academic Press, 1979 - p. 473.

3. Калашников Я.A. Проблема синтеза алмаза. - Природа, 1980, 5 с. 34.

4. Дерягин Б. В. , Спицын А.В., Алексеенко А.В., Городецкий А.Е. - Дан СССР 1973, т. 213, с. 1054.

5. М. Гарднер. От мозаики Пенроуза к надежным шифрам. Изд. "Мир", Москва, 1993, стр. 44.

Изобретение относится к новым способам получения кристаллов, используемых в полупроводниковом материаловедении. Способ выращивания нитевидных кристаллов заключается в том, что рост кристаллов осуществляется на материале пластин в камере, заполненной рабочим газом, в поле действия встречных дифракционных полей от рентгеновских излучателей, излучение от которых проходит в камеру через пакет пластин, смонтированных на торцах камеры, а внутри пакета пластин установлены спирали термоподогревателя. Изобретение позволяет технологически упростить и ускорить процесс выращивания кристаллов. Меняя материал пластин и газа в поле дифракционных полей Р-излучения, создают возможность получения различных кристаллических веществ. 2 ил.

Способ выращивания нитевидных кристаллов, отличающийся тем, что рост кристаллов осуществляется на материале пластин в камере, заполненной рабочим газом, в поле действия встречных дифракционных полей от рентгеновских излучателей, излучение от которых проходит в камеру через пакет пластин, смонтированных на торцах камеры, а внутри пакета пластин установлены спирали термоподогревателя.