Тепловий екран

Тепловий екран для вирощування монокристалів корунда а - АЬОз, що включає систему коаксіально розміщених першого відносно другого циліндрів із молібдену або його сплавів, проміжок між першим і другим по відношенню до нагрівника футерований вертикально встановленими прутками із вольфраму або спеченою сумішшю порошків молібдену та вольфраму, який відрізняється тим, що перший циліндр по відношенню до нагрівника містить знімну вставку у формі кільця з листового молібдену або його сплавів, яка фіксована в його верхній частині на внутрішній поверхні, причому и висота менша або рівна 10 % висоти першого циліндра Винахід відноситься до технології вирощування кристалів, зокрема до термічного обладнання, що використовується при вирощуванні корунду і може бути використаний при промисловому його вирощуванні ВІДОМІ теплові екрани у вигляді труб із кварцу, іридію, або сплавів платини коаксіальне розміщених навколо нагрівника [1] Недоліками вказаних теплових екранів є неможливість використання (експлуатації) їх при високих (більше 2000°С) температурах, а також велика вартість матеріалів, що значно впливає на ціну кінцевого продукту Найбільш близьким за технічною суттю та досягаемому результату є тепловий екран [2], що включає систему коаксіальне розміщених циліндрів із молібдену або його сплавів, проміжок між першим і другим циліндрами, по відношенню до нагрівника, заповнений (футерований) вертикально встановленими прутками або спеченою сумішшю порошків молібдену та вольфраму Недоліком приведеного екрану є те, що в процесі експлуатації на внутрішній поверхні верхньої частини першого екрану осаджуються продукти взаємодії розплаву АЬОз з матеріалом тигля, нагрівника та системи екранувань, які змінюють теплові умови в кристалічному вузлі (зокрема вертикальний градієнт температур), що призводить до погіршення якості одержуваних монокристалів Крім того, наліт продуктів взаємодії вищевказаних речовин приводить до зменшення внутрішнього діаметра верхньої (холод ноі) частини першого по відношенню до нагрівника циліндра, що значно скорочує термін його експлуатації Завданням винаходу є стабілізація теплових умов у кристалізаційному вузлі протягом багатьох (15 і більше) процесів вирощування кристалів Поставлене завдання досягається таким чином, що тепловий екран для вирощування монокристалів корунда а-АЬОз, що включає систему коаксіальне розміщених один відносно другого циліндрів із молібдену або його сплавів, проміжок між першим і другим по відношенню до нагрівника футерований вертикально встановленими прутками із вольфраму або спеченою сумішшю порошків молібдену та вольфраму, який відрізняється тим, що перший циліндр по відношенню до нагрівника містить знімну вставку у формі кільця з листового молібдену або його сплавів, яка фіксована в його верхній частині на внутрішній поверхні, причому и висота менша або рівна 10 % висоти першого циліндра Порівняльний аналіз із прототипом показує, що наявність знімної вставки фіксованої у верхній частині на внутрішній поверхні першого по відношенню до нагрівника циліндра дає можливість стабілізувати теплові умови в кристалізаційному вузлі протягом багатьох процесів вирощування корунда Це досягається завдяки тому, що леткі продукти взаємодії о> 5 ю 54149 розплаву а-АЬОз із матеріалом тигля, нагрівника та екрануванням осідають на внутрішній поверхні знімної вставки, розташованої у холодній (верхній) частині першого циліндра Після закінчення процесу вирощування, знімну вставку із нальотом замінюють на нову Істотним також є те, що висота знімної вставки менша або рівна 10% висоти першого циліндра Це пояснюється тим, що наліт продуктів взаємодії осаджується лише на верхній (холодній) частині першого циліндра, яка становить приблизно 10% його висоти Як видно на фіг 1, внутрішній діаметр теплового екрану-прототипу до процесу вирощування постійний по всій висоті Після 15-ТИ процесів вирощування кристалів у верхній частині першого циліндра (фіг 2,1) утворився наліт із продуктів взаємодії окису алюмінію з матеріалом тигля, нагрівника та екранування, що призвело до зменшення внутрішнього діаметра верхньої частини першого циліндра і, як наслідок, до зменшення осьового (вертикального) градієнта температур в кристалізаційному вузлі, зміна якого негативно відбивається на якості одержуваних монокристалів На фіг 3,2 показано перший циліндр із фіксованою у верхній його частині на внутрішній поверхні знімною вставкою у вигляді кільця із листового молібдену або його сплавів При проведені процесів вирощування, продукти взаємодії розплаву а-АЬОз із матеріалом тигля та теплового вузла осідають на внутрішню поверхню знімної вставки (фіг 4,3) Після закінчення процесу вирощування, знімну вставку із нальотом замінюють на нову, як показано на фіг З Результати випробувань теплового екранупрототипу та заявляемого приведені в таблиці 1 Як видно з таблиці 1, потужність на початковій стадії процесу вирощування при використанні теплового екрану-прототипу зменшується з кожним наступним процесом Крім того, зменшення внутрішнього діаметра верхньої частини першого циліндра приводить до неможливості встановлення в його порожнині нагрівника, тобто скорочує термін експлуатації самого теплового екрану Заявляємий тепловий екран може використовуватися протягом 30-ти і більше процесів вирощування монокристалів, замінюючи лише знімну вставку із нальотом продуктів взаємодії розплаву окису алюмінію з матеріалами тигля, нагрівника та системи екранувань Оптимально висота знімної вставки, як показано в таблиці 1 становить 55мм, тобто 10% висоти першого циліндра Винахід може бути використаний при промисловому вирощуванні кристалів а-АЬОз на підприємствах електронної промисловості Таблиця 1 Тепловий екран Прототип Внутрішній Висота Висота діаметр Потужність першого знімної № п/п першого при затрациліндра, вставки, процесу циліндра, вленні, кВт мм мм мм 1 224 550 35 2 223 34,5 3 222 34 4 34 5 34,5 • • 15 1 2 3 4 5 Заявляємий 190 224 223 224 224 224 6 224 75 33 7 8 9 10 • 35 224 224 224 224 55 55 55 55 35 35 35 35 32 550 20 ЗО 40 50 55 35 34,5 34,5 35 35 Якість кристала Задов Задов Задов Задов Задов Кристал містить захоплення газової фази Задов Задов Задов Задов Задов Кристал містить захоплення газової фази Задов Задов Задов Задов • 224 55 35 Висновки Задов Внутрішній циліндр підлягає заміні Теплові умови стабільні при ВИСОТІ ЗНІМНОЇ ставки 55 мм 54149 Джерела інформації 1 Вильке К -Т Выращивание кристаллов - Л Недра 1977 600с 2 Блецкан Д I , Блецкан О Д , Лук'янчук О Р , Машков А I , Пекар Я М , Цифра В І Промислове і ї І вирощування монокристалів сапфіру видозміненим методом Кіропулоса - Науковий вісник Ужгородського університету Серія фізика 2000 №6 С 221-240 -Прототип і j і 1 /j /. /. /. і І і /. і І і і і І і і 1 І с ? / /, У І / /л $ У /, / / / У і1 І / / / у 1 І /. / У і і І —Н • ' ФІГ.1 Фіг.2 г і Фіг.З Фіг.4 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24