Устройство для выращивания кристаллов из раствора Советский патент 1984 года по МПК C30B7/00 

Изобретение относится к выращиванию кристаллов из растворов. Известно устройство для выращивания кристаллов из раствора, содержащее кристаллизатор и держатель для крепления затравки, выполненный с возможностью реверсивного вращения кристаллов вокруг вертикальной оси I. В устройстве верхние и нижние гра ни кристалла омываются менее интенсивно, чем боковые. В результате кристаллы получаются неоднородными, с относительно высокой плотностью ростовых дефектов, преобладаиощих на (верхних и нижних гранях. . Наиболее близким к предложенному по технической сущности является уст ройство для выращивания кристаллов из раствора, содержащее кристдллизатор, снабженный д ёржателем для крепления затравки, установленным вертикально с возможностью вращения и имеющим м цалку, размещенную на его оси над затравкой 2. Недостатком известного устройства являетсй менее интенсивное омывание нижней грани, приводящее к неоднородности растущего кристалла с преобладанием ростовых дефектов в нижней его части. Цель изобретения - улучшение усло вий омывания растущего кристалла и повышение за счет этого его структур ного совершенства. Поставленная цель достигается тем что устройство для выращивания кристаллов из раствора, содержащее кристаллизатор, снабженный держателем ,дпя крепления затравки, установленгным вертикально с возможностью вращения и имеющим мешалку, размещенную на его оси над затравкой, сйабжено дополнительной,мешалкой, закреплен ной на оси держателя соосйо первой мешалке под затравкой, причем м аалки выполнены в виде зеркально-симмет ричных пропеллеров. Кроме того, держатель установлен с возможностью реверсивного вращения.. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства для вырсШ(ивайия кристаллов из pacTtopa; на фиг. 2 схема движения раствора относительно растущего кристалла при вращении держателя против часовой стрелки; на фиг. 3 - схема движения раствора относительно растущего кристалла при вращении держателя по часовой стрелУстройстве содержит кристаллизатор 1 с раствором/ держатель 2, выполненный с возможностью реверсивного врс1щения с закрепленным на нем -растущим кристаллом 3, зеркальносимметричные пропеллерные мешалки 4, закрепленные на оси.держателя 2 по обе стороны от растущего кристаЛ . ла 3. Устройство работает следующим образом. При вращении держателя 2 вместе с ним вращаются кристалл 3 и мешалки 4. При. зтом мешалки создают потоки растовра, омывающие кристалл и движущиеся в противоположных направт лениях. Направление этих потоков зависит от направления вращения мешалок (фиг. 2 и .3). В зависимости от направления вращения потоки могут быть либо встречными, либо расходящимися. В предлагаемом устройстве при реверсивном вращении мешалок потоки раствора, набегающие на кристалл, движутся попеременно в вертикальном и в горизонтальном направлениях.Соответственно, попеременно более интенсивно омываются либо верхние и нижние грани, либо боковые грани. В результате все грани кристалла находятся в статистически равных условиях омывания раствором. Кроме того, вследствие более сложного движения раствора увеличивается его концентрационная и температурная однородность. Это ведет к получению более однородных кристаллов с повышенным структурным совершенством. П р и мёр 1. В предлагаемом устройстве вьфащивают кристалл сёгнетовой соли из водного раствора методом охлаждения. Начальная температура раствора 30°С, конечная . Скорость снижения температуры 0,1 град/ Скорость вращения держателя 100 об/мин. Затравочный кристалл устанавливают так, чтобы направление (001) было вертикальным. При этом грани (001) и (001) горизс«тальны (верхняя и нижняя грани), остальные грани - вертнкёшьны (боковые грани). В полученном кристалле .плотности дислокаций на горизсжтальных и верти кальных гран ях одинаковы (2 / 5 ) . Расйределекие дислокаций в йлоскости горизонтальных и вертикальных граней равномерно. П р и м е р 2. Вьфащивают кристалл сегнетовой соли в известном устройстве по той же методике, что и в примере 1. . Плотность дислока1ЦИй на горизонтальных гранях 3,, на вертикальных 2,7 -10 см. Распределение дислокацнй в плоскости горизонтальных граней Неравномерно: наибольшая плотность дислокаций (до 4,) в центральной области граней Таким образом, кристгшлы, выращенные в предложенном устройстве по сравнению с кристаллами, выращенными в известном устройстве, имеют меньшую плотность дислокаций (примерно В 1,5 раза) и характеризуются однородностью структуры. Предложенное Устройство увелнчивает конструкционную и температурную однородность раствора как в объеме в целом, так и вблизи поверхности растущего кристалла, что ведет к повйшенню структурного совершенства вира-I щиваемях кристаллов, увеличению их однородности, уменьшению количества ростовых дефектов (включений, дислока г ций и напряжений).

Фиг 2

фи. J

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРА, содержащее кристаллизатор, снабженный держателем для крепления затравки, установленным вертикально с возможностью вращения и имеющим мешешку, размещенную на его оси на затравкой, Ь т л и ч а ю щ е е с я тем, чю, с целью улучшения условий омывания растущего кристалла и повышения за счет этого его структурного совершенства, устройство снабжено дополнительной мешалкой,закрепленной на оси держателя соосно первой мешалке под затравкой, причем 14ешалки выполнены в виде зеркально-силметричных пропеллеров.. ч 2. Устройство по п. 1, отличаю ta е е с я тем, что держатель установлен с возможностью реверсивного вращения. СП ел