Способ получения монокристаллов @ из раствора-расплава Советский патент 1983 года по МПК C30B9/12 C30B29/22 

о :л

х

о

ND X) Изобретение относится к технолог получения монокристаллов и может на ти применение при выращивании из . растворов в расплавах монокристалло антиферромагнетика РеВО. Известен способ, corJiacHO которо му для выращивания. монокри сталлЪв раств.оров в расплавах используют шихту состава iBijOj . - M.Недостаток такого раствора-распл за состои.т в том/ что при температу рах кристаллизации .feTO он вязок. При более, высокой вязкости меньше скорости роста кристаллов, больше в роятность захвата ими раствора-расп лава и сильнее .выразкена склонность раствора-расплава к расслаиванию. .Наиболее близким к.изобретению я ляется- способ выращивания монокристаллов РеВОз из раствора в расплаве РЬО-РЬРа В,2Оз при ; следующих соотношениях компонентов,мае. %: 19,95; BjO 46,0i; PbO 5,87 и :PbF2 28,17. В р.ас.творах-расплавах,. приготовленных из шихты известного состава, . .последовательно кристаллизуются три :;фазы -. и РебОэ . Выращивание введут при спонтанном зарождении со скоростями снижения температуры 9 град/ч,. начиная с . 2 . Однако при такой скорости снижения температуры кристаллизация РеЮ начинается при большом пересыщении, что ведет к массовому зарождению и поспешному росту этих кристаллов, А ( так как в достаточно широком температурном диапазоне первыми кристаллизуются 2-FejOt, и РеВО,. практичес ки исключается возможность спонтанной .кристаллизации с ограничением числа выращиваемых кристаллов и выращивание на затравкахFeBO. Кроме того, при TeNmepaTypax раст (ll35-1150°c} происходят заметные неконтролируемые изменения состава раствора-расплава за счет не одинакового испарения его компонен ° . Цель изобретения - увеличение размеров кристаллов. Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения монокристаллов feBOj из раствора-расплава, включающему растворение компонентов шихты, содержащей ., , PbO и PbFj , при нагревании и кристаллизацию при охлаждении раОт вора-расплава, используют шихту, содержащую м&с.%: , . 4/8-4,9, PbO 7,55-7,75 РЪРг 36,55-36,80 Остальное растворение проводят при 950-970 0 с непрерывным перемешиванием вращакнцимся кристаллоносцем, затем осуществляют .кристаллизацию на нем при охлаждении до 830-845 0 с выдержкой при этой температуре и пбследующим охлаждением при увеличении скорости Ьнижения температуры от 1 до 4 град/ усут. : В раствор-расЬлавной системе - когда первой кристаллизующейся фазой является freBO, температурные границы области кристаллизации этой фазы критичны к изменению, соотношения компонентов. Верхняя температурная- граница не может быть выше температуры разложения FeBO. ). . ограничивается выбор верхних значений компонентов предлагаемого состава. При уменьшении же нижних значений. компонентов предлагаемого состава снижается температура насыщения. В результате, сокращается температурный интервал кристаллизации, рост идет при более низкой температуре, где раствор-расплав более вязок и, -следовательно, скорости роста.ниже. Пример 1. Исходные компоненты берут при следующих соотношениях, вес.%: , 4,87, В2О 50,77; PbO 7,63; РЪР2 36,73, и наплавляют в платиновый тигель емкостью 800 см. Тигель с приготовленным . раствором-расплавом помещают в печь для выращивания кристаллов. Температуру в печи повышают до .При этой TeismepaType в раствор-расплав загружают кольцевой кристаллоносец и . вращают его со скоростью 60-80 об/ . . /1ЛИН. Перемешивание ускоряет процесс растворения кристаллообразуюсцих окислов. Растворение длится 12-16 ч. Затем температуру понижают до 835-845°С, что соответствует начальному переохлаждению в 3-5°С. При 835-845 С и прежней скорости вращения (60-80 об/ /мин) выдерживают 24-36 ч, затем температуру в печи понижают по программе, указанной в табл.1. По окончании процесса кристаллизации кристаллоносец с выросшими кристаллами поднимают над раствоpOM-расплавом и температуру в печи понижают со скоростью 40-50°С/ч до комнатной. На кольце и ответвлениях кристаллоносца образуется 20-30 изолированных кристаллов размеров от Зн1,5Х1 до 7Х5ХЗ,:5 мм. Пример 2. Шихту при соотношении компонентов, вес.%: Ve-6j 4,80; 50,701 РЬО7,55 и PbFj 36,65, наплавляют в платиновый тигель емкостью 600 см. Тигель с приготовленным раствором-расплавом помещают в печь для выращивания кристалипов.. Температуру в печи повышают

до . При 950ОС раствор-расплав выдерживают 24-36 ч после чего температуру понимают до 870с. При 870®С в печь над раствором-расплавом помещают кольцевой кристаллоносец с затравочными кристаллами и выдерживают 1-2 ч, после чего загружают в раствор-расплав кольцевой кристаллоносец и начинают вращать его ср скоростью 40-50 об/мин. При 870°С раствор-расплав выдерживают 15-20 мин, температуру понижают до 830835 С. При этой температуре рост идет в течение 24-36 ч и дгшее температура понижается по программе, указанной в табл.2.

После окончания процесса кристаштазгадии кристаллоносец с выросшими кристаллами поднимают над раствором-расплавям. Температуру в печи снижают со скоростью 40-50°С/ч до комнатной. Затравочные кристаллы вырастгиот размерс1ми 8x5X4 мм. Кроме затравочных кристаллов образуется несколько (до 10-15 штук) паразитных кристаллов размеров до 1,5Х1х, 0,5 мм.

В табл.3 представлены дополни0тельные примеры по получению монокристаллов FeBO при скорости вращения кристс171лоносца 60-80 об/мин.

.Таким образом, предлагаемый спо соб позволяет выращивать монокрис5 таллы FeBOrj к-ак при спонтанной кристаллизации с ограничением числа центров, так и на затравках размером от 3x1,5к1 до 7x5x3,5 глм. Таблица 1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ FeBOj ИЗ РАСТВОРА-РАСПЛАВА, включающий растворение компонентов шихты, содер хацёй , PbO и РЬР, при нагревании и кристаллизацию при охлаждении растворарасплава отличающийся тем, что, с целью увеличения размеров г«энокристс1ллов, используют шихту , содержащую, мае.S: Fe20-j 4,8-4,9 РЬО 7,55-7,75 PbF7.. 36,55-36,80 Остальное растворение проводят при 950-970 С с непрерывным перемещением вращакнцимся кристсшлоносцем, затем осуцествля-о ют кристаллизацию на нем при. охлажде-б .НИИ до 830-84 С с выдз.ержкой при этой сл температуре и последующим охлаждением при увеличении скорости снижения температуры от 1 до 4 град/сут.

1 1 2 2 2 3 34 4

80 80 80 80 80 80 80 80 80

12 23-3 4 4 4 4

50 60 70 80 80 80 80 80 80

19,95,

46,91;

9с;ч

5,87;

28,17;

Т а б л и ц а 2

Таблица 3

Массовое образо- . вание монокристаллов РеВОз в виде тонких пластинок размером от 5x5x0,005 до 5ti5xO,2 мм

Продолженив табл.3