Тигель для вирощування монокристалів корунду у вуглецевому середовищі

Запропонована корисна модель відноситься до області вирощування монокристалів корунду тигельними методами, зокрема у вуглецевому середовищі. Монокристали корунду застосовуються в оптиці, мікроелектроніці і лазерній техніці. Зокрема, з монокристалів Аl2О 3, що активовані Ті або Сr, виготовляють активні лазерні елементи. Як правило, при вирощуванні монокристалів корунду із розплаву методами Чохральського і Степанова використовуються графітні нагрівачі і графітні екрани, що накладає певні вимоги до тиглів. Кристали вирощують в молібденових або вольфрамових тиглях, а також в тиглях із сплаву вольфрам-молібден [Арсеньев П.А., Багдасаров Х.С., Курбанов Х.М., Фенин В.В. Выращивание диэлектрических лазерных кристаллов. - Изд-во "Дониш", Душанбе - 1986, с.65]. Відомий тигель для вирощування монокристалів корунду, виконаний із молібдену. Недоліком при експлуатації молібденового тигля в установці з графітним нагрівачем є те, що на зовнішній поверхні тигля відбувається утворення евтектики Мо-С з температурою плавлення ~2200°С. При кристалізації корунду це приводить до оплавлення стінок тигля, що робить неможливим його подальше використовування. Термін служби такого тигля не більш 7 кристалізацій. Відомий тигель із вольфраму для вирощування монокристалів корунду. Використовування таких тиглів при вирощуванні активованих кристалів у вуглецевому середовищі, приводить до взаємодії розплаву з матеріалом тигля і утворенню металевої вольфрамової плівки на поверхні розплаву. Це робить неможливим вирощування кристалів для лазерної техніки (Аl2О3:Ті, Аl2 О3:Сr). Крім того, вольфрам при температурах вище 2000°С активно рекристалізується, що приводить до утворення мікротріщин в стінках тигля і виключає його подальше використовування. Висока крихкість вольфраму в порівнянні з молібденом часто приводить до псування тигля в процесі експлуатації. Відомий тигель із сплаву вольфрам-молібден для вирощування монокристалів корунду. При використовуванні таких тиглів у вуглецевому середовищі відбувається оплавлення тигля і утворення каверн на зовнішній поверхні його стінок в результаті взаємодії сплаву з вуглецем середовища вирощування (додаток). Термін служби таких тиглів небагато чим перевищує термін служби молібденових тиглів (ди в. табл.). В якості прототипа обрано перший з аналогів, як найближчий по сукупності загальних ознак. У основу корисної моделі поставлена задача збільшення терміну служби тиглів при вирощуванні монокристалів корунду у вуглецевому середовищі. Рішення поставленої задачі забезпечується тим, що зовнішня поверхня молібденового тигля для вирощування монокристалів корунду, зокрема у вуглецевому середовищі, згідно корисної моделі, додатково захищена вольфрамовою оболонкою завтовшки 2-5мм. Вольфрамова оболонка вказаної товщини запобігає взаємодії молібденового тигля з вуглецем атмосфери вирощування, що виключає утворення евтектики Мо-С і оплавлення молібденового тигля. Шар завтовшки менше 2мм не забезпечує механічну надійність покриття, а збільшення товщини більше 5мм економічно не виправдане. Таке технічне рішення дозволяє істотно збільшити термін служби молібденового тигля (див. табл.) при вирощуванні активованих кристалів корунду у вуглецевому середовищі, а, отже, понизити собівартість одержуваних кристалів. Таблиця Матеріал тигля Молібден Вольфрам Сплав W-Mo по конструкції, що заявляється Термін використання тигля, (кількість кристалізацій) 7 20 10...15 >25 Причина руйнування тигля Оплавлення Рекристалізація і утворення тріщин Оплавлення Ме ханічне Як видно з таблиці, запропонована корисна модель дозволяє збільшити термін служби тиглів для вирощування монокристалів корунду у вуглецевому середовищі в 1.3 рази, а в порівнянні з прототипом - в 3.5 рази.