УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ РАСПЛАВА Советский патент 1998 года по МПК C30B11/00 

Изобретение относится к выращиванию кристаллов направленной кристаллизацией расплава и может быть использовано в электронной и полупроводниковой промышленности.

Цель изобретения - повышение качества кристаллов за счет стабилизации положения и формы фронта кристаллизации.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

Устройство содержит вертикальную печь 1, разделенную горизонтальной диафрагменной перегородкой 2 на две зоны, в нижней зоне печи 1 установлен сосуд 3 с хладагентом, снабженный приемником 4 для вытесненного хладагента. Внутри печи размещена ампула 5, выполненная в форме цилиндра с коническим дном, в котором размещена затравка 6, и снабженная кожухом 7, нижний торец которого погружен в хладагент. Устройство снабжено механизмом 8 перемещения ампулы.

Устройство работает следующим образом. Ампулу 5 загружают исходным веществом и помещают в верхней зоне печи 1 так, что коническое дно с затравкой 6 и нижний торец кожуха 7 оказываются погруженными в хладагент, например глицерин, находящийся в сосуде 3. Включают печь 1, расплавляют исходное вещество. Включают механизм 8 и проводят выращивание, погружая ампулу 5 в хладагент. Избыток хладагента стекает в приемник 4. Во время выращивания хладагент, заполняя пространство между ампулой 5 и кожухом 7, сжимает воздух в этом объеме до давления, уравновешивающего давление хладагента. По окончании процесса выключают печь 1 и извлекают кристалл из ампулы 5.

Устройство обеспечивает стабилизацию положения фронта кристаллизации при выращивании органических монокристаллов с температурой плавления 100-200^oC, так как замкнутая полость вокруг ампулы устраняет конвекцию вокруг нее и теплоотвод может осуществляться только за счет теплопроводностии замкнутого в полости воздуха, которая при температуре 200^oC составляет 88•10^-6 кал/см•с•град. Например, применение в качестве жидкого хладагента глицерина с теплопроводностью при температуре 200^oС 680•10^-6 кал/см•с•град позволяет в восемь раз увеличить торцевой теплоотвод от растущего кристалла, а сочетание неподвижного воздуха в замкнутом пространстве между кожухом и ампулой с жидким хладагентом обеспечивает оптимальные условия кристаллизации, так как теплоотвод от боковой поверхности ампулы ничтожно мал по сравнению с торцевым теплоотводом, обеспечиваемым жидким хладагентом.

Таким образом, формируется выпуклый фронт кристаллизации и обеспечивается его устойчивое положение.

На известном и предлагаемом устройствах были выращены монокристаллы стильбена диаметром 70 мм. Результаты опытов приведены в таблице.

Как видно из таблицы, выход годных кристаллов при использовании предлагаемого устройства повысился на 50%.

Устройство для выращивания кристаллов направленной кристаллизацией расплава, включающее вертикальную печь, разделенную горизонтальной диафрагменной перегородкой на две зоны, размещенную внутри печи ампулу для расплава, выполненную в форме цилиндра с коническим дном и снабженную кожухом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества кристаллов за счет стабилизации положения и формы фронта кристаллизации, устройство снабжено сосудом для хладагента, размещенным в нижней зоне печи, а нижний торец кожуха открыт и погружен в хладагент.

Устройство для выращивания кристаллов направленной кристаллизацией расплава, включающее вертикальную печь, разделенную горизонтальной диафрагменной перегородкой на две зоны, размещенную внутри печи ампулу для расплава, выполненную в форме цилиндра с коническим дном и снабженную кожухом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества кристаллов за счет стабилизации положения и формы фронта кристаллизации, устройство снабжено сосудом для хладагента, размещенным в нижней зоне печи, а нижний торец кожуха открыт и погружен в хладагент.