Процес отримання монокристалів цинку

1. Процес отримання монокристалів цинку, що складається з етапів завантаження наважки, подальшої направленої перекристалізації при Т1 = 3 62629 пературах Т4=485,5К та /або Т5=473 К – забезпечує кращі характеристики процесу, що підтверджує результат значного об'єму теоретичних та технологічних досліджень. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, її реалізація можлива на існуючих підприємствах електронного і приладобудівного напрямків. Великий об'єм досліджень, який був проведений нами, показав, що у випадку прийняття концепції молекулярної моделі цинку з гексагональною 4 елементарною коміркою, яка характеризується складною структурою хімічного зв'язку з п'ятьма нееквівалентними компонентами i 1  i  5 , що визначаються квантовим термодинамічним станом. Це, в свою чергу, обумовлює появу послідовної тонкої структури, температур як їх утворення, так і руйнування - (Т1 - Т5) та відповідних поліморфних станів цинку. Результати теоретичних розрахунків чисельних значень цих температур для цинку наведені в табл. 1. Таблиця і i (R , Å) i Тi, K 1 2 3 4 5 1R1  2,647 2 R2  2,664 3 R3  2,8822 4 R4  2,9127 5 R5  3,11 692,5 617,3 523,4 485,5 473 Така складна структура цього елемента, поряд з традиційною складовою -металевим характером хімічного зв'язку, обумовлює появу і ковалентної складової. При цьому слід відмітити, що ковалентна складова хімічного зв'язку, яка визначається температурами (Т2, Т3), обумовлює напівпровідникові властивості кристалів, а металева складова, що визначається температурами (Т4, Т5) - їх механічні властивості. У зв'язку з такими фізико-хімічними особливостями, нами була запропонована наступна послідовність виконання технологічного процесу отримання монокристалів цинку. Вихідний матеріал у вигляді полікристалічного злитка цинку (наприклад марки Zn-00) у відповідному контейнері з спектрально чистого графіту МПГ - 4 розміщується у стандартній ростовій установці (зонної плавки або Чохральського) та далі, при температурі Т1=692,5 К проводять процес багатократної направленої кристалізації, після чого, в залежності від призначення матеріалу (його застосування як елементів оптичної, лазерної, фото-, оптоелектронної, термоелектрики і інших галузей техніки), проводять вибраний температурний відпал. Якщо цинк призначений для виготовлення відповідних матеріалів напівпровідникової електроніки, то в цьому випадку високотемпературний відпал проводять при температурах Т2=617,3 К та / або Т3=523,4 К. Це веде до утворення якісних складових хімічного зв'язку  2 та  3 , що далі обумовлює високу структурну досконалість отриманих кристалів як цинку, так і відповідних матеріалів на їх основі. У випадку застосування цинку для виготовлення матеріалів, які повинні характеризуватися Комп’ютерна верстка Л. Купенко підвищеною механічною міцністю, то крім вищезазначеного відпалу проводять ще й додатковий низькотемпературний відпал при температурах Т4=485,5 К та / або Т5=473 К. Це веде до підвищення якості складових хімічного зв'язку  4 та  5 , що обумовлює збільшення механічної міцності як монокристалів цинку, так і матеріалів на їх основі. Дослідження ступеня чистоти монокристалів цинку, отриманих по відомій та запропонованій нами технологіях, показали, що ця величина у -4 першому випадку складає 5·10 мас. %, а в дру-5 гому - 2·10 мас. %, причому, в останньому випадку механічна міцність цинку зросла в 3-3,5 разу. Запропонований технологічний процес розширює як технологічні можливості цинку, так і потенційну базу нових ефектів, що веде до зростання їх практичного застосування при підвищенні їх якісних та кількісних характеристик. Джерела інформації: 1. Журнал "Сталь" №2,1993 г., С. 89-90. 2. Журнал "Сталь" №5,1995 г., С.82-83. 3. Пат. 2150524 Российская Федерация, C22V19/30. Способ получения цинка из цинкового дроса / Франценюк Л.И., Асташева Р.В., Щукин И.Ф., Алышева Е.И., заявитель и патентообладатель Франценюк Л.И., Асташева Р.В., Щукин И.Ф., Алышева Е.И. - №99108217/02; заявл. 12.04.1999; опубл. 10.06.2000. 4. Ащеулов А.А., Воронка Н.К., Маренкин С.Ф. и др. Метод контроля чистоты цинка. Кн.: Матери2 5 аловедение соединений группы А В . Черновцы: ЧНУ, 1990.107 с. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601