Пристрій для вирощування кристалів витягуванням із розплаву

ШК С 3U В 15/30 ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИРОЩУВАННЯ КРИСТАЛІВ ВИТЯГУВАНННМ ІЗ РОЗПЛАВУ Винахід відноситься до технології вирощування кристалів , зокрема до пристроїв для вирощування кристалів витягуванням із розплаву і мо же бути використаний в технології вирощування кристалів оксидних спо лук. І Відомий пристрій для вирощування кристалів витягуванням із розп лаву, який включає нерухомо закріплений тигель з розплавом , пічку і механізм витягування кристалу [IJ . Процес вирощування кристалу проводять слідуючим чином. Затравочний кристал переміщують до розплаву до контакту з ним, після чого піднімають зі швидкістю 0,5-10,0 мм/год при одночасному обертанні кристалу зі швидкістю 20-180 об/хв. При цьому відбувається нарощування кристалу, контроль за діаметром кристалу проводять візуально. Діаметр кристалу регулюють, змінюючи температуру розплаву або швидкість вертикального переміщення кристалу. * Недоліком такого пристрою є пониження рівню розплаву в тиглі по відношенню до печі за рахунок зменшення його маси при вирощуванні крис талу, що приводить до зміни температурних умов росту , оскільки поверх ня розплаву змішується по відношенню до нагрівного елемента , а також ускладнює контроль за діаметром вирощуваного кристалу внаслідок зміни кута зору при пониженні рівня розплаву . * Найбільш близьким по технічній сутності та досягаемому результату до заявляемого є пристрій для вирощування кристалів витягуванням із розплаву, який включав механізм обертання і вертикального управляючого переміщення тиглю. Механізм вертикального переміщення складається з двигуна, налрашляючогостояка, кронштейна, до якого прикріплений вал, одним кінцем прикріплений до тиглю, пронштеин має отвір по перерізу направляючого стояка і може переміщуватися в вертикальному напрям-ку по відношенню до нього. Пристрій оснащений системою управління швидкістю вертикального переміщення тиглю.[к.] . При вирощуванні ; кристалу на цій установці для стабілізації рівня розплаву по відношен ню до печі тигель піднімають за допомогою механізму вертикального пере міщення. І Недоліком такого пристрою є складність конструкції механізму верти кального переміщення і управління ним, оскільки для забезпечення постійності положення рівня розплаву по відношенню до нагріваючого еле менту необхідно тигель піднімали зі швидкістю, що визначається співвідношенням перерізу вирощуваного кргсталу х площини поверхні розплаву . Наприклад, якщо швидкість витягування кристалу U~t , а його гори зонтальний переріз St , тигель з горизонтальним перерізом $І, , то для забезпечення постійності рівня розплаву по відношенню до нагріваючрго елементу необхідно тигель піднімати зі швидкістю Ол'—-fs—~ І . При перемінному перерізі тиглю відповідно повинна змінюватися і швид кість його піднімання. На початковій і кінцевій стадіях росту криста лу переріз його по висоті змінюється , що також вимагає зміни швидкості піднімання тиглю в відповідності до вишенаведеного співвідношення . Швидкість піднімання тиглю залежить також від швидкості витягування кристалу. | Завданням винаходу є спрощення конструкції механізму вертикально го переміщення тиглю у пристрої для вирощування кристалів витягуванням із розплаву і забезпечення автоматичної підтримки стабільності рівню розплаву по відношенню до нагріваючого елементу , незалежно від зміни перерізів вирощуваного кристалу, поверхні розплаву і швидкості витягу вання, а також підтримання заданого діаметру вирощуваного кристалу протягом всього процесу вирощування . * Поставлене завдання досягається таким чином, що згідно винаходу, пристрій для вирощування кристалів витягуванням із розплаву , який містить тигель для розплаву і механізм його вертикального переміщення , відрізняється тим, що механізм вертикального переміщення тиглю виконаний у вигляді пружини, нижній кінець якої закріплений, а верхній прик 3 [ ріплений до тиглю, причому пружина виконана, виходячи з умови J>-$ сі , де р - пружна постійна пружини, яка дорівнює відношенню сили» що діє на пружину в осьовому напрямку до зміни довжини пружини; і S - горизонтальний переріз порожнини тиглю на рівні поверхні розплаву; d- ~ питома вага розплаву. Таким чином запропонований пристрій для вирощування кристалів витягуванням із розплаву має ряд суттєвих переваг над способом-прототипом . При зменшенні ваги розплаву в процесі росту на л^ , сила, що діє на пружину, зміниться на таку саму величину. Оскільки &P-S **--d ^ де л А- пониження рівня розплаву в тиглі, а пружина задовільняе умову дР'-s лА/ І/ } дЄ л ду _ зміна довжини пружини внаслідок зміни ваги тиглю з розплавом, лА- * - 6 ^ = s ct m Пружина 4 призначена для вертикального переміщення тиглю І. ! Пристрій працює слідуючим чином. В запропонованому пристрої для вирощування кристалів витягуванням із розплаву проведено вирощування кристалу парателуриту / ТеО^/ при швидкості витягування 1,5 мм/год. При зменшенні маси розплаву 2 в тиглі І в процесі росту кристалу зменшується вага тиглю І з розплавом 2, внаслідок чого під дією пружини 4 тигель І з розплавом 2 зміщується в вертикальному напрямку, причому величина зміщення пропорціональна зміні маси розплаву 2. Вага тиглю І 3 розплавом 2 зменшується на величину д«г ^ , де л^ - зменшення маси розплаву 2, cj, - прискорення вільного падіння, а пониження рівня роз плаву 2 визначається із співвідношення л к * -