Пристрій для вирощування профільованих монокристалів

Пристрій для вирощування профільованих монокристалів, що містить тигель із розміщеним у ньому пучком капілярів і розташованим на його торці формоутворювачем, що складається з зовнішнього і внутрішнього елементів із капілярним зазором між ними, який відрізняється тим, що внутрішній елемент представляє собою фіксатор, постачений стрижнем із незмочуваного розплавом матеріалу, а зовнішній елемент, що змочується розплавом, відповідає формі профілю кристала. (19) (21) 2000020991 (22) 22.02.2000 (24) 16.04.2001 (33) UA (46) 16.04.2001, Бюл. № 3, 2001 р. (72) Литвинов Леонід Аркадійович, Ткаченко Сергій Анатолійович (73) Науково-дослідне відділення "Оптичні та конструкційні кристали" Науково-технологічного концерну "Інститут монокристалів" Національної академії наук України 36892 зазором між ними, відповідно до винаходу, вн утрішній елемент представляє собою фіксатор, оснащений стержнем із незмочуваного розплавом матеріалу, а зовнішній елемент, що змочується розплавом, відповідає формі профілю кристала. За допомогою стержня задають форму і розмір внутрішнього каналу кристала. Виконання стержня 1 із незмочуваного розплавом матеріалу забезпечує його від'ємне змочування, що гарантує наявність зазору між ним і кристалом у процесі росту і виключає можливість попадання розплаву в усередину каналу. Діаметр стержня визначається діаметром необхідного каналу і при рішенні поставленої задачі може коливатися в межах 0,1-0,8 мм. Для закріплення такого тонкого стержня 1 у центрі матриці 3 використовується фіксатор 2. Окреме застосування двох елементів - стержня і фіксатора - обгрунтовано в тих випадках, коли стержень необхідно виготовляти з дорогих матеріалів. В інших випадках стержень і фіксатор можуть виконуватися, як один елемент 1' із незмочуваного розплавом матеріалу, що спрощує конструкцію (фіг. 1 а, b). Звичайно газові домішки, розчинені в розплаві, витискаються фронтом кристалізації вбік меніска і, досягнувши його поверхні, покидають розплав. Подача розплаву між стержнем 1 і матрицею 3 (фіг. 2) забезпечує інтенсивне відтискування газових домішок усередину капілярного каналу 5. Це виключає заростання внутрішнього каналу 5, оскільки він може заповнюватися газовими домішками, відтиснутими від фронту кристалізації. На фіг. 1 подані ескізи можливого виконання запропонованого пристрою, а на фіг. 2 - схема його роботи. Запропонований пристрій (фіг. 2) включає тигель із встановленим у ньому пучком капілярів 7, на верхньому торці якого розміщений формоутворювач, що містить внутрішній і зовнішній елементи зібрані з капілярним зазором 4 між ними. Внутрішній елемент представляє собою фіксатор 2, оснащений стержнем 1, виконаним із незмочуємого розплавом матеріалу. Зовнішній елемент формоутворювача представляє собою матрицю 3, виконану з матеріалу, що змочується розплавом, при цьому змочуваність фіксатора 2 не має значення. Поверхня матриці 3, що контактує з розплавом, задає форму фронту кристалізації, і кут її на хилу може змінюватися в широких межах - від увігнутого до опуклого. Висота стержня 1 залежить від висоти матриці 3 і повинна її перевищувати з розуміння формування капілярного каналу. На фіг. 2 показаний капілярний канал 5, який отримується у кристалі 6, що вирощується. За допомогою запропонованого формотворного пристрою вирощування профілів із капілярними каналами ведуть таким чином. Формоутворювач установлюють на торець пучка капілярів 7 штатного тигля, заповненого сировиною. Одержують розплав сировини, після чого затравочний кристал вводять у контакт із поверхнею матриці 3 і підплавляють його. Розплав затравочного кристала заповнює внутрішній капілярний зазор 4 пристрою і тим самим замикає систему подачі розплаву з тигля. Оскільки розплав змочує кристал 6 і матрицю 3, плівка розплаву між ними утворить меніск, за рахунок якого надалі під дією лапласового тиску розплав подається з тигля. Стержень 1 не змочується розплавом і при кристалізації навколо стержня, утворюється капілярний канал 5, за формою відповідний перетину стержня. Від'ємне змочування стержня гарантує наявність зазору між ним і кристалом. З розплаву окису алюмінію на запропонованому пристрої, матриця 3 якого виготовлена з молібдену, а стержень 1 із вольфраму методом Степанова, вирощені кристали з внутрішнім канатом діаметром 0,4 мм. Вирощування проводили в захисному інертному середовищі Аг із швидкістю 40 мм/год. Розплав окису алюмінію змочує молібден і не змочує вольфрам, що забезпечує ріст кристала і виключає замикання внутрішнього каналу. У вирощених кристалах спостерігається відсутність газових включень в основному об'ємі й у приповерхньому шарі каналу через відтискування газових домішок від фронту кристалізації у вн утрішній канал, що покращує оптичну якість кристалів. 2 36892 Фіг. 1а Фіг. 1b 3 36892 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4