Устройство для выращивания профилированных кристаллов Советский патент 1993 года по МПК C30B15/34 C30B15/36 

4

иЙЬ

со li

00 00

Изобретение относится к устройствам для выращивания монокристаллов методом Степанова и быть исползовано в электронной, химической про мышпенности и сельском хозяйствеi

Целью изобретения является упрощение затравления и повьппение выхода годных кристаллов.

На фиг. I изображена схема устрой ства для выращивания профилированных кристаллов до оплавления прокладок на фиг. 2 - то же, после оплавления прокладок.

Устройство включает тигель 1с установленными Над ним эатравкодер- жателем со средством захвата, выполненным в виде тяг 2. Нижняя«часть тяг 2 снабжена .полками 3 для размещения затравки 4. Верхняя часть тяг 2 закреплена с помощью шарниров 5 на штоке 6 вытягивающего механизма (на фигурах не изображен).

Центры тяжести тяг 2 смещены к ос тигля, В тигле 1 установлен формооб- раэователь 7, на верхнем торце которого размещают прокладки 8, выполг ненные из кристаллизуемого материала Расплав к формообразователю 7 подают через систему 9 капиллярной подпитки Исходный материал в тигле I расплав ляют нагревателем 10.

Устройство работает следуийцим образом.

В нагреватель 10 помещают тигель 1 с системой 9 капиллярной подпитки расплава и формообразователен 7. На верхнем торце фbpмooбfJaзoвaтeля 7 размещают прокладки 8, выполненные из кристаллизуемого материала (ку- сочки выращиваемого кристалла заданной аысоты). Затравку 4, изготовленную а виде пластинки, свободно устанавливают на полках 3 тяг 2. Опускаю затравку 4 на прокладки 8. После до- стижения полками 3 уровня формообра- зоватбля 7 включают вытягивающий мег канизм«

Повышают температуру тигля 1 по йадайной программе до начала плавления прокладок 8. По мере оплавления последних поверхность затравки 4, свободно установленной на них, плавно и медленно сближают с формообра- зоваталем 7. После полного оплавления прокладок 8 затравка 4 ложится на формообразователь 7 и полки 3. После контакта затравки 4 с полками 3 делают выдержку для стабилизации

S

0

5

Q

45

30

35

40

50

55

тепловых условий на фронте кристаллизации и начинают вытягивание кристалла известным способом. При этом тяги 2 самоцентрируются на затравке 4 за счет смещенного центра тяжести и наличия шарниров 5, фиксируя затравку 4 и растущий кристалл в заданном положении.

Пример. Выращивание сапфировых (AljOj) тиглей цилиндрической формы с наружным диаметром 28 мм и толщиной стенки 2 мм.

Выращивание проводят на установке Кристалл 606. Используют молибденовый тигель диаметром 80 мм и высотой 100 мм с системой подпитки расплава, выполненной из пучка молибденовых капилляров. На торце пучка капилляров устанавливают формообразователь 7, изготовленный из молибдена и со стоящий из двух коаксиальных колец с зазором между ними для подачи pacrt плаца на поверхность формообразова- теля. На поверхности формообразова- тёля 7 размещают прокладки в виде трех сапфировых пластинок толщиной 3 мм, расположенных под углом 120° одна относительно другой. На прокладках свободно размещают затравки в виде сапфирового диска диаметром и толщиной 2,5 мм. На штоке вытягивающего механизма устанавливают на шарнирах затравкодержатель со .средством захвата затравки в виде изготовленных из молибдена тяг 2 с полками. .

Тигель до температуры нагревают с течение . Осевой температурный градиент В ростовой зоне составляет 150 град/см. Начало оплавления прокладок контролируют с помощью телевизионной системы ПТУ-47 с 12-кратным увеличением изображения зоны роста на телемониторе. После контакта затравки с полками тяг делают выдержку в течение 5 мин, а затем кристалл выращивают известным Способом.

Предлагаемое устройство обеспечивает фиксированную с высокой точностью температуру затравления, исключает термоудары при сближении затравки 6 кромкой формообразователя и обеспечивает надежное смачивание затравки расплавом при минимальном оплавлении ее поверхности.

В таблице приведены сравнительные данные о получении профилированных

кристаллов на примере сапфировых г тиглей диаметроь 20 мм, длиной 60мм методом Степанова с применением раз- Личных устройств для затравления

Время прЬведения затравления мин Фактические затраты времени оператора на подбор режима затравления, мин

Трудоемкость изготовления устройства, усл. ед.

Трудоемкость изготовления затравочного кристалла, уел. ед,

Выход годной продукции, Z

Как видно из таблицы, предлагаемое устройство упрощает процесс затравления и практически исключает

субъективный фактор при затраэлении. При использовании такого устройства повышается выход годных кристаллов (почти в 3 раза), уменьшается трудог- емкость изготовления затравки (в

10 раз), сокращается время затравления (в 18 раз).

Формула изобретения

Устройство для выра1пивания профи лированных кристаллов, включающее тигель для расплава, установленный над ним затравкодержатель со средством захвата затравки и вытягиванжщй

механизм со штоком, отличающееся тем, что, с целью упроще- ния затравления и повьппения выхода годных кристаллов, средство захвата затравки выполнено в виде тяг, ииж

няя часть которых снабжена полками для размещения затравки, а верхняя шарнирно закреплена на ютоке вытягивающего механизма, при этом цент{М 1 тяжести тяг смещены к оси тигля.

9u2, г

Изобретение относится к технологии получения профилированных кристаллов вытягиванием из расплава и обеспечивает упрощение затравления и повышение выхода годных кристаллов. Устройство состоит из тигля с формо- образователем и затравкодёржателем со средством захвата затравки. Последнее выполнено в виде тйг. Нижний конец тяг имеет полки для затравки. Верхний конец шарннрио присоединен к вытягиваюшему штоку. Центры тяжести тяг смеп(ень1 к оси тигля. На формооб- разователе размеп(ают прокладки из кристаллизуемого материала. На полках тяг устанавливают затравку и опускают ее на прокладки. После оплавления прокладки затравка опускается на торец формообразователя. Предлагаемое устройство обеспечивает фиксированную с высокой точностью температуру затравления, исключает термоудары при контакте затравки с торцом формообразователя, обеспечивает надежное смачивание затравки расплавом и ее минимальное оплавление. ГТовьтгаётся выход годных кристаллов в 3 раза и уменьпгается время затравления в 18 раз. 2 ил., 1 табл. с ( (Л