Кристалізаційний вузол для вирощування монокристалів корунду a-al2o3 заданої форми

Винахід відноситься до технології вирощування кристалів, зокрема до термічного обладнання, що використовується при вирощуванні монокриста-лічного корунду - a -Аl2 O3 і може бути використаний при промисловому його вирощуванні. Відомий кристалізаційний вузол, що включає вакуумну камеру, нагрівник і систему вертикально та горизонтально розташованих екранів [1]. До недоліків вказаного теплового вузла слід віднести те, що в ньому не можна виростити монокристали корунду – α -Аl2O3 заданої форми, що значно зменшує коефіцієнт використання об'єму кристала при виготовленні заготовок для підкладок, а також різних виробів з них. Найбільш близьким за технічною суттю та досягаемому результату є кристалізаційний вузол [2], що включає вакуумну камеру, нагрівник, тигель із розташованим в його порожнині формоутворювачем, у вигляді чотиригранної призми, і систему вертикально та горизонтально розташованих екранів, один з яких знаходиться безпосередньо на тиглі і містить теплове вікно, що служить для напрямленого тепловідведення з поверхні розплаву та візуального спостереження за кристалом, що росте. Недоліками приведеного кристалізаційного вузла є те, що монокристали корунду - α -Аl2 O3, вирощені у вищевказаному тепловому вузлі, мають вигляд чотиригранної призми лише у нижній частині, що суттєво зменшує вихід готової продукції із них (пластин заданого діаметру для підкладок, вікон тощо). Завданням винаходу є формування теплових умов, які дозволяють вирощувати монокристали корунду α -Аl2 O3 у вигляді правильної чотиригранної призми по всій його висоті. Поставлене завдання досягається таким чином, що кристалізаційний вузол для вирощування монокристалів корунду - α -Аl2O 3 заданої форми, який включає вакуумну камеру, нагрівник, тигель із розташованим в його порожнині формоутворювачем, систему вертикально та горизонтально розташованих екранів, один з яких знаходиться безпосередньо на тиглі, відрізняється тим, що горизонтальний екран, який знаходиться на тиглі, містить п'ять теплових вікон, при цьому середнє з яких має форму квадрата, сторони якого відповідають граням формоутворювача, а інші чотири бічні теплові вікна розташовані симетрично відносно середнього і виконані у формі сегментів, причому бісектриси кутів сегментів є продовженням діагоналей середнього теплового вікна. Порівняльний аналіз із прототипом показує, що наявність заданим чином розміщених теплових вікон в горизонтальному екрані, який знаходиться безпосередньо на тиглі, забезпечує вирощування монокристалів корунду - α -Аl2 O3 у вигляді чотиригранної призми із заданою кристалографічною орієнтацією граней. На фіг. 1 (вид зверху) представлено кристалізаційний вузол для вирощування монокристалів корунду α -Аl2O 3 заданої форми, який включає вакуумовану камеру (на фіг. 1 не показана), нагрівник 4, тигель 2, із розташованим в його порожнині формоутворювачем 3, систему вертикальних 5 та горизонтальних (на фіг. 1 не вказані) екранів, один з яких 1 знаходиться безпосередньо на тиглі і розташований відносно формоутворювача 3 заданим чином. Вирощені в заявляємому кристалізаційному вузлі монокристали корунду - α -Аl2 O3 мають ряд переваг, а саме: заповнення формоутворювача по висоті є більш повним, тобто бокові грані монокристала у вигляді чотиригранної призми мають більшу площу. Більша площа граней монокристала, що відповідають заданим кристалографічним площинам, дає можливість підвищити коефіцієнт використання об'єму монокристала на подальших операціях механічної обробки у процесах виготовлення підкладок для нанесення КНС-структур та гетероепітаксії нітриду галію. Монокристали корунду α -Аl2O 3 у вигляді чотиригранної призми в заявляемому кристалізаційному вузлі здійснюють наступним чином. В порожнині тигля 2 розміщують виго товлений із молібденового або вольфрамового листа формоутворювач 3 у вигляді правильної чотиригранної призми, після чого тигель заповнюють розрахованою кількістю вихідної сировини (фіг. 1, (6)). Заповнений таким чином тигель розміщують симетрично відносно нагрівника 4 у тепловому вузлі. Після встановлення на тиглі горизонтального екрана 1 камеру герметизують, відкачують до тиску 10 5мм рт.ст. і, підсилюючи потужність, що подається на нагрівник, плавлять вихідну сировину. Витримавши одержаний розплав на протязі певного проміжку часу, проводять його напрямлену кристалізацію. Вирощений кристал має форму правильної чотиригранної призми по всій його висоті. Процент використання корисного об'єму кристала при вирізанні заготовокдля підкладок становить 50-70% в залежності від діаметра підкладок. Як видно із приведених прикладів, використання кристалізаційного вузла при вирощуванні монокристалів корунду - α -Аl2O 3 заданої форми дає можливість суттєво збільшити коефіцієнт виходу годної частини при вирізанні циліндричних заготовок для виготовлення підкладок. Винахід може бути використаний на підприємствах, які займаються вирощуванням об'ємних монокристалів корунду - α -Аl2O 3. Джерела інформації: 1. Блецкан Д.І., Блецкан О.Д., Лук'янчук О.Р., Машков AІ., Пекар Я.М., Цифра B.I. Промислове вирощування монокристалів сапфіру видозміненим методом Кіропулоса. - Науковий вісник Ужгородського університету. Серія фізика. 2000. № 6. С. 221-239. 2. Евразийский патент № 003419, выданный 24.04.2003 г. Способ и устройство для выращивания монокристаллов сапфира по Н. Блецкану. Автор: Блецкан Н.И.