Затравкодержатель для выращивания кристаллов Советский патент 1990 года по МПК C30B15/32 

. Изобретение относится к технологии получения монокристаллов тугоплавких оксидов методом Чохральского.

Целью изобретения является повышение- надежности крепления затравочного кристалла.

На фиг. 1 показана схема затравко- держателя для выращивания кристалла, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

. Устройство для выращивания кристалла содержит трубчатый .керамический шток 1. В боковой стенке штока выполнен прямоугольный паз 2. Длина паза равна длине прямоугольного выступа 3 на затравочном кристалле 4.

Ширина паза равна стороне квадрата, вписанного в окружность диаметра, равного внутреннему диаметру трубы. Затравочный кристалл 4 изготовле н в виде прямой призмы с основанием в виде квадрата -с прямоугольным выступом 3 на грани, противоположной .ребрам,, имеющим направление ориентации затравки.

Оптимальное соотношение длин рабочей части затравки, прямоугольного выступа и хвостовой части затравки следующие:

длина рабочей части затравки не менее 0,55 ее длины,.что исключает

k

эо з: 30

возможность перегрева места контакта щтока с затравкой и образования легко плавких эвтектик, увеличение длины рабочей части затрудняет изготовление выступа и хвостовой части затравки;

длина выступа не менее 0,3 длины затравки, так как уменьшение длины

прямоугольного выступа приводит к возникновению возможности разориен- тации затравки в результате увеличения радиальных перемещений конца затравки, увеличение длины выступа ограничено размерами рабочей и хвостовой частей;

длина хвостовой части 0,15 длины затравки, так как при большей длине хвостовой части возможно заклинивание затравки при сборке из-за неровностей внутренней поверхности керамического штока, при меньшей длине хвостовой части возможна разориента- ция затравки. Соотношение длин эле- ментон затравки определены экспериментально.

Высота прямоугольного выступа (0,15 внутреннего диаметра + толщина стенки керамического штока) определяется внутренним и внешним диаметрами штока. В затравочном .кристалле и в штоке выполнены соосные отверстия 6. для металлического штифта 5. Диаметр отверстия в штоке равен диаметру штифта + 0,1 мм, диаметр отверстия в кристалле равен диаметру штифта + 0,15 мм, что соответствует технологическим допускам. Это позволяет заклинивать затравку поворотом штифта. ,Для этого штифт имеет изгиб радиус кривизны которого определяют опытным путем.

Затравочный кристалл вставляют в шток хвостовой частью, совмещая его прямоугольный выступ и паз шток и фиксируют штифтом 5.

Затравкодержатель работает следующим образом.

Изготавливают затравочньШ кристалл 4 с выступом 3. Размещают внутри штока 1 и жестко закрепляют с. помощью штифта 5, Помещают в ростов печь и осуществляют вьфащйвание криталла методом Чохральского.

П р и м е р. ИзЬотавливают затра кодержатель для выращивания кристал

Размеры затравочного кристалла: длина 90 мм , сторона квадрата (сечение) 7 мм; высота прямоугольного вы

,

ю-а

с604868

тупа 3,5 мм; длина прямоугольного выступа 27 мм, длина хвостовой части 13 мм; длина рабочей части 50 мм,

с диаметр отверстия под штифт 2,15 мм,

Размеры керамического штока: внутренний диаметр 10 мм, наружный диаметр 14 мм; длина прямоугольного паза 27 мм, ширина прямоугольного паза

10 7 мм.

В качестве штифта используют платиновую проводку диаметром 2 мм.

Изготовленное устройство используют при выращивании монокристалла кальt5 ций - ниобий - галлиевого граната из тигля диаметром 80 мм. Получена буля правильной геометрической с регулярным чередованием граней и четко выраженной осевой симметрией. Пос20 ле отделения були от затравки устройство готово для дальнейшего использования.

Ориентация затравки в процессе роста не нарушается, так как два реб25 ра затравки, имеющие направление ориентации затравки, устанавливают параллельно образующей штока.

Контакт затравочного кристалла с материалом штока осуществлен по ребрам затравки, т.е. минимальный.

30

35

ДО

45

50

55

что позволяет избежать схватывания затравки и штока, приводящего к поломке и разориентации затравки.

Металлический штифт и прямоугольный выступ на затравочном кристалле, входящий в паз керамического штока, исключают осевые перемещения и проворачивание затравки в штоке, обеспечивают надежное и. воспроизводимое крепление затравки в штоке.

Кроме того, сохранение ориентации затравки та процессе роста повьш1ает качество кристалла, уменьшает количество дефектов и оптическую неоднородность кристалла. Это позволяет увеличить количество лазерных активных элементов, изготовленных из одной були в 2 раза.

Формулаизобретения

Затравкодержатель для выращивания кристаллов, включающий керамический трубчатЫй шток и штифт, расположенный в соосных поперечных отверстиях штока и затравочного кристалла, о т- л и ч ающ и йс я тем, что, с целью повышения надежности крепления затравочного кристалла, керамический трубчатый шток имеет прямоугольный

516048686

паз, а затравочный кристалл выполнен- из граней прямоугольный выступ с раз- в форме прямой призмы с основанием мерами, соответствующими размерам в виде квадрата, имеющей на одной паза в керамическом трубчатом штоке.

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов тугоплавких оксидов методом Чохральского. Она обеспечивает повышение надежности крепления затравочного кристалла. Устройство содержит трубчатый керамический шток (КШ). В боковой стенке КШ выполнен прямоугольный паз. Затравочный кристалл имеет форму прямой призмы с основанием в виде квадрата. Затравочный кристалл выполнен с прямоугольным выступом, имеющим направление ориентации затравки. Размеры выступа соответствуют размерам паза КШ. Затравочный кристалл и КШ имеют соосные отверстия, в которых расположен металлический штифт. Прямоугольный выступ на затравочном кристалле, входящий в паз КШ, и металлический штифт исключают осевые перемещения затравочного кристалла и проворачивание его в КШ, обеспечивают надежное и воспроизводимое крепление затравки в КШ. Получены кристаллы кальций-ниобий-галлиевого граната правильной геометрической формы с регулярным чередованием граней и четкой осевой симметрией. 2 ил.

иг. 1

Л-А

Раг. 2