Пристрій для рідкофазної епітаксії високотемпературних надпровідників

Пристрій для рідкофазної епітаксії високотемпературних надпровідників, що містить вертикальний реактор, розміщений усередині вертикальної резистивної печі, підставку для печі з отвором для термопари і термопару, верхню та нижню горизон 3 71495 4 термоконвекційної конвекції Марангоні на великій ний паз - 8, в якому розміщене затверділе джереплощі нижньої поверхні верхньої підкладки, а тало розчину-розплаву - 9, і поверхня якого торкакож відсутність змочування верхньої підкладки ється робочої нижньої поверхні верхньої розчином-розплавом по великій площі із-за клиномонокристалічної підкладки - 10. Верхня підкладка видного розміщення верхньої підкладки під кутом - 10 тильною стороною прикріплена до торців зовпо відношенню до нижньої горизонтальної підкланішньої охолоджуючої тр убки - 11 і внутрішньої дки. охолоджувальної трубки - 12 для подачі охолоВ основу винаходу покладена задача створендженого повітря до тильної поверхні верхньої підня пристрою для рідкофазної епітаксії високотемкладки - 10 через отвір-прорізь - 13 виконаний в пературних надпровідників, конструктивні особлиторці трубки - 12, в проміжному зазорі між охоловості якого забезпечити б можливість джуючими трубками - 11 та 12 розміщені фіксатовирощування монокристалічних епітаксійних пліри - 14 для їх коаксіального розміщення і жорстковок ВТНП на монокристалічних підкладках із обсті конструкції. Зовнішня трубка - 11 прикріплена меженого об'єму розчину-розплаву. до кронштейну - 15, з можливістю її переміщення Це досягається тим, що в пристрої для рідковверх і вниз уздовж осі вертикального реакфазної епітаксії високотемпературних надпровідтора - 2. ників, що містить вертикальний реактор, розміщеПристрій працює таким чином : ний усередині вертикальної резистивної печі, Спочатку на нижню підкладку - 7 розміщують підставку для печі з отвором для термопари і тервихідне затверділе джерело розчину-розплаву - 9 мопару, верхню та нижню горизонтальну підкладв паз - 8, прикріплюють верхню підкладку - 10 ки, які розміщені в робочій зоні вертикального реатильною стороною до нижнього торця зовнішньої ктора з зазором між ними, підставку для нижньої охолоджуючої тр убки - 11 і опускають трубки - 11 і горизонтальної підкладки, нижня горизонтальна - 12 вниз до моменту торкання з нижньою робочою підкладка має паз, верхня підкладка розміщена поверхнею верхньої підкладки - 10 поверхні затвепаралельно до нижньої і тильна верхня сторона її рділого джерела розчину-розплаву - 9 і фіксують її прикріплена перпендикулярно до нижніх торців в цьому положенні. двох тр убок, вкладених одна в одну з фіксаторами Після чого вмикають резистину піч – 1 і між ними, в торці внутрішньої трубки виконана нагрівають робочу зону реактора - 2 до темперапрорізь, а зовнішня трубка прикріплена до кронтури початку епітаксії Тп.е. штейну, з можливістю її переміщення уздовж осі Після чого переміщують трубки - 11 і - 12 з підвертикального реактора. кладкою - 10 для формування мінімального оптиНа відміну від прототипу, конструктивні особмального зазору між верхньою - 10 та нижньою ливості якого не дозволяють забезпечити можлигоризонтальною - 7 підкладками. При значенні вість отримання умов для вирощування епітаксійзазору - 200мкм та менше формується обмежений них плівок ВТНП великої площі, згідно з об'єм розчину-розплаву, що має велику площу, за винаходом, паралельне розміщення підкладок, з рахунок капілярного ефекту. Після чого гомоможливістю вертикального переміщення верхньої генізують об'єм розчину-розплаву витримкою при підкладки, дозволяє регулювати зазор між підклатемпературі Тп.е. протягом 30 хвилин. дками для досягнення його оптимального значенПісля гомогенізації починають повільно приня. Це дозволяє збільшити площу змочування мусово охолоджувати розчин-розплав-9 за допонижньої поверхні верхньої підкладки розчиноммогою високоточного регулятора температури за розплавом за рахунок капілярних сил при спеціальною програмою до температури мінімальному зазорі. При цьому наявність паза в закінчення процесу епітаксії – Tп.е. нижній підкладці дозволяє забезпечити підпитку Після епітаксії, систему коаксіальних трубок речовини, що кристалізується, до нижньої поверхні 11 та - 12 і верхню підкладку - 10 піднімають уверх, верхньої підкладки по усій площі змочування розвідокремлюючи від поверхні розчину-розплаву – 9 чином-розплавом. Конструктивне розміщення охоповерхню вирощеної епітаксійної плівки ВНТП і лоджуючих тр убок, вміщених одна в одну з охолоджують піч - 1 і реактор - 2 до кімнатних темпроріззю в торці внутрішньої трубки, дозволяє ператур, і після цього, від'єднують верхню підкладстворити одночасно вертикальний і радіальний ку - 10 від торців о холоджуючих тр убок - 11 та - 12. градієнти температури на нижній поверхні верхУ якості верхньої та нижньої підкладки для ньої підкладки, що забезпечує можливість появи в рідкофазного епітаксійного вирощування ΒТΉΠ шарі розчину-розплаву термокапілярної та термосистеми Y-Ba-Cu-О використовували свіжесколоті конвекційної конвекції Марангоні, необхідних, як по площині спайності монокристалічні пластини умова для начальної кристалізації та епітаксійного MgO з товщиною для верхньої підкладки 0,5-1,5мм вирощування монокристалічних плівок ВТНП на та для нижньої 2-3мм. Монокристалічні підкладки монокристалічних підкладках. MgO мають кристалографічні параметри ґратки Приклад реалізації пристрою. добре сумісні з кристалографічними параметрами На Фіг. представлено пристрій для рідкофазВТНП - YВа2Сu3O7-δ за двома епітаксійними співної епітаксії високотемпературних надпровідників, відношеннями. Температура початку епітаксії була що складається з вертикальної резистивної печі Тп.е.=960°С. Температура закінчення процесу рід1, кварцевого вертикального реактора - 2 у вигляді кофазної епітаксії Тз.е.=920°С. Швидкість зниження труби, підставки для печі - 3, з отвором - 4 для температури при примусовому охолодженні розтермопари - 5, робочий кінець якої розміщений чину-розплаву була від 0,5°С/хвил. до 3,0°С/хвил. усередині підставки - 6 біля нижньої підкладки -7. Технологічне газове середовище процесу епітаксії На верхній поверхні нижньої підкладки 7 викона- повітря. 5 71495 6 Охолоджування тильної поверхні верхньої Τ=960°С, а після цього охолоджували до кімнатних підкладки відбувалося за допомогою потоку хотемператур. Затверділе джерело розчинулодного повітря зі швидкістю 0,5-3,0л/хвил. Знарозплаву зручно використовувати для його чення вертикального градієнту температури біля розміщення в паз-ємність нижньої горизонтальної верхньої підкладки від 5°С/см до 50°С/см і горипідкладки при кімнатних температурах перед позонтального радіального градієнту температури чатком процесу рідкофазної епітаксії. від 5°С/см до 50°С/см. Розміри зазору між верхТаким чином, запропонований пристрій для ньою та нижньою підкладками від 80мкм до рідкофазної епітаксії високотемпературних над200мкм. В процесах вирощування на монокрипровідників дозволяє створювати умови для епітасталічних підкладках із MgO були отримані моноксійного вирощування монокристалічних плівок кристалічні епітаксійні плівки YВа2Сu3O7-δ з дзерВТНП з великою площею поверхні на монокристакальною морфологією поверхні, що мали площу лічних підкладках із обмеженого об'єму розчинурозплаву при його примусовому охолодженні, що від 2´2мм 2 до 4´6мм 2 і товщину плівки від 10мкм обумовлює його широке промислове застосування до 80мкм. Вихідне джерело розчину-розплаву випри виробництві приладів на основі епітаксійних готовляли шляхом нагріву ви хідної шихти, що маструктур ВТНП. ла зміст: YВа2Сu3O 7-δ+(0,57-0,48)ВаСuO2+(0,36-0,32)СuО (у вагових долях), яку нагрівали при температурі Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601