Способ получения монокристаллов @ из раствора-расплава

Способ получения монокристаллов @ из раствора-расплава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ FeBOj ИЗ РАСТВОРА-РАСПЛАВА, включающий растворение компонентов шихты, содер хацёй , PbO и РЬР, при нагревании и кристаллизацию при охлаждении растворарасплава отличающийся тем, что, с целью увеличения размеров г«энокристс1ллов, используют шихту , содержащую, мае.S: Fe20-j 4,8-4,9 РЬО 7,55-7,75 PbF7.. 36,55-36,80 Остальное растворение проводят при 950-970 С с непрерывным перемещением вращакнцимся кристсшлоносцем, затем осуцествля-о ют кристаллизацию на нем при. охлажде-б .НИИ до 830-84 С с выдз.ержкой при этой сл температуре и последующим охлаждением при увеличении скорости снижения температуры от 1 до 4 град/сут.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19} (}}}

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

36, SS- Зб, 80

РЬF2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3418760/23-26 (22) 15.02 ° 82 (46) 07. 12. 83. Бюл. М 45 (72) Л.Н.Безматерных, В.Г.Мащенко, В.A.×èõà÷åâ и В.С.Близняков (71) Институт Физики им.Л.B.Kèðåíñêîro (53) 621.315.592(088.3) (56) 1. Bernal J., Struck С.W. and

% 1te J,G, New .transition metal Ъоrates with the calcite structure."Acta cryst.", 1963, 16, 9 8, р. 849-850.

2. Le Graw R.Ñ., Wolie R. and

Nieelson J.W. Ferromagnetic resonance

in Fe803 à green room-temperature

fei romagnet.- "Appl. Phys. Lett.", 1969, 14, М 11, р..352-354 (прототип1. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИИ МОНОКРИСТАЛЛОВ FeВ03 ИЗ РАСТВОРА-PACIIJ}ABA, ЗСЮ С 30 В 9 12 С 30 В 29 22! включающий растворение компонентов шихты, содер>«ьщей Fe 0, ВдО, РЬО и PbFg, при нагревании и кристаллизацию при охлаждении растворарасплава, отличающийся тем, что, с целью увеличения размеров монокристаллов, используют ших. ту, содержащую, мас.Я:

Ге 03 4,8-4,9

РЬО 7,55-7,75 в о

Остальное растворение проводят при 950-970 С о с непрерывным перемещением вращающим- . ся кристаллоносцем, затем осуществля-д ют кристаллизацию на нем при.охлажде-@ нии до 830-845"С с выдержкой при этой фу температуре и последующим охлаждени- %ф I ем при увеличении скорости снижения С» температуры от 1 до 4 град/сут.

1059029

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов и может найти применение при выращивании из растворов в расплавах монокристаллов антиферромагнетика ГеВО .

Известен способ, согласно которому для выращивания.монокристаллов

FeBOg,из растворов в расплавах используют шихту состава 1Bi Oy

5В О - 1 е О 1 °

Недостаток такого раствора-распла- О ва состоит в том, что при температурах кристаллизации,f еВО он вязок.

При более высокой вязкости меньше скорости роста кристаллов, больше вероятность захвата ими раствора-расп- 15 лава и сильнее .выражена склонность раствора-расплава к расслаиванию.

; Наиболее близким к изобретению является способ выращивания монокрис» таллов ГеВО3 из раствора в расплаве 2О

PbO-Pb p<-B

19,95 В 03 46,01, PbO 5,87 и

PQ Fz 28 „17 °

В растворах-расплавах,.приготовленных из шихты известного состава, последовательно кристаллизуются три ,фазы -,М-Fe>Qq, Fe 606 и F880g . Выращивание ведут при спонтанном зарождении со скоростями снижения температуры 9 град/ч,. начиная с

1100 С $2) .

Однако при такой скорости снижения температуры кристаллизация РеВОЗ начинается при большом пересыщении, что ведет к массовому зарождению и поспешному росту этих кристаллов. A так как в достаточно широком температурном диапазоне первыми кристаллизуются 2-FeZO и PeHOg, практически исключается возможность спонтан- 40 ной кристаллизации с ограничением числа выращиваемых кристаллов и выращивание на затравках РеВО3.

Кроме того, при температурах раст-g5 ворения (1135-1150 С) происходят заметные неконтролируемые изменения состава раствора-расплава за счет неодинакового испарения его компонентов. 50

Цель изобретения — увеличение размеров кристаллов.

Поставленная цель достигается тем„ что согласно способу получения монокристаллов ГеВОЗ из раствора-расп- 55 лава, включающему растворение компонентов шихты, содержащей Ге О, В103, PbO и РЪГ, при нагревании и кристаллизацию при охлаждении раствора-расплава, используют шихту, со- Щ держащую мас.Ъ: .F еО 4,8-4,9

PbO 7,55-7,75

РЬ F 36,55-36у80

В О Остальное 65 растворение проводят при 950-970бС с непрерывным перемешиванием вращающимся кристаллоносцем, затем осуществляют кристаллизацию на нем при охлаждении до 830-845еС с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением при увеличении скорости снижения температуры от 1 до 4 град/ ,г сут.

B раствор-расплавной системе

РЪО - Pb5 -Ге ОЗ-В О>, когда первой кристаллизующейся фазой является

keB0g, температурные границы области кристаллизации этой фазы критичны к изменению, соотношения компонентов.

Верхняя температурная. граница не может быть выше температуры разложения

FeBO lLT 890 С)..и этим ограничивается выбор верхних значений компонентов предлагаемого состава.

При уменьшении же нижних значений, компонентов предлагаемого состава снижается температура насыщения. B

- результате, сокращается температурный интервал кристаллизации, рост идет при более низкой температуре, где раствор-расплав более вязок и, .следовательно, скорости роста. ниже.

Пример 1. Исходные компоненты берут при следующих соотношениях, вес.Ъ: е О 4,87, В203 50,77, Pb.О 7,63; РЪF 36,73, и наплавляют в платиновйй тигель емкостью 800 см . Тигель с приготовленным раствором-расплавом помещают в печь для выращивания кристаллов. Температуру в печи повышают до 950 С.При этой температуре в раствор-расплав загружают кольцевой кристаллоносец и вращают его со скоростью 60-80 об/ ...

/мин. Перемешивание ускоряет процесс растворения кристаллообразующих окислов. Растворение длится 12-16 ч. Затем температуру понижают до 835-845 С, о что соответствует начальному переохлаждению в 3-5 С. При 835-845ОC и прежней скорости вращения (60-80 об/

/мин) выдерживают 24-36 ч, затем температуру в печи понижают по програм-. ме, указанной в табл.1.

По окончании процесса кристаллизации кристаллоносец с выросшими кристаллами поднимают над раство:ром-расплавом и температуру в печи пойижают со скоростью 40-50 С/ч до комнатной. На кольце и ответвлениях кристаллоносца образуется 20-30 изолированных кристаллов размеров от

3x1,5Х1 до 7х5хЗ, 5 мм.

П р и и е р 2. Шихту при соотношении компонентов, вес.В: Vе 0>

4р80; В2О3 50,70, РЬО 7, 55 и

Р 36,65, наплавляют в платиновый тигель емкостью 800 см . Тигель с приготовленным раствором-расплавом помещают в печь для выращивания кристаллов, Температуру в печи повышают

1059029

1 2 . 3 4 5 б 7 8 9

Сутки

Скорость снижения температуры, град/сут

1 1 2 2 2 3 3 4 4

Скорость вращения крцсталлоносца, .об/мин

80 80 80 80 80 80 80 80 80

Таблица 2

1 2. 3 4 5 б 7 8 9

Сутки

Скорость снижения температуры, град/сут

В

1 2 2 3 - 3 4 4 4 4

Скорость вращения кристаллоносца, об/мин

50 60 70 80 80 80 80 80 80

Таблица 3

Состав шихты, вес.Ф

Скорость охлаждения

Способ

Результат

Ре 0 19, 95;

В Ок 46,91>

PbO 5,87

PbFg 28,17) 9осуч до 950бС При 950оС раствор-расплав выдерживают 24-36 ч после чего температуру понижают до 870 С. При

870вС в печь над раствором-расплавом помещают кольцевой кристаллоносец с затравочными кристаллами и выдерживают 1-2 ч, после чего загружают в раствор-расплав кольцевой кристаллоносец и начинают вращать его со скоростью 40-50 об/мин. При 870 С раствор-расплав выдерживают 15-20 мин, затем температуру понижают до 830835@С. При этой температуре рост идет в течение 24»36 ч и далее жвм» пература понижается по программе, указанной в табл.2. 15

Gocne окончания процесса кристаллизации кристаллоносец с выросшими кристаллами поднимают над раствором-расплавом. Температуру в печи снижают со скоростью 40-50 С/ч до комнатной. Затравочные кристаллы вырастают размерами 8х5к4 мм. Кроме эатравочных кристаллов образуется несколько (до 10-15 штук) паразитных кристаллов размеров до 1,5х1к, к0,5 мм.

В табл.3 представлены дополнительные примеры по получению монокристаллов РеВО> при скорости вращения кристаллоносца 60-80 об/мин. .Таким образом, предлагаемый способ позволяет выращивать монокристаллы РеВО3 как при спонтанной кристаллизации с ограничением числа центров, так и на затравках размером от

Зх1,5».1 до. 7х5х3,5 мм.

Таблица 1

Массовое образо- . вание монокристаллов Ревой в виде тонких плас- Известный тинок размером от 5х5х0,005 до

5 5к0,2 мм

1059029

Продолжение табл. 3

Скорость

Охлаждения

Результат

Состав шихты, вес.8 остав

Ю

Образование на кристаллоносце

25-40 изотермичных кристаллов

FeB+ с размера.ми от 2х1,5х1 до

7 За2 мм

Fe O 4,9;;

Предлагаемый (при верхних крайних значениях компонентов шихты) В О 50, 85)

РЬО 7,75 i

1,4 С/сут

PbFq 36, 8»

Образование на кристаллоносце

20-30 изотермичных кристаллов

ВеВОЗ с размерами от 3,5 1,5м1 до

7%5 Х3 5 MI4

Fe<0> 4,871

В203 . 50t77j

Предлагаемый (при средних значениях компонентов шихты) 1-4ОС/сут

Pb0 7 63 .

PbF) 36,73 (Fe 05 4ю 8;

В 03 50;7) Выращены на крис- Цредлагаеталлоносце моно- мый (при кристаллы Ре&О нижних размером 8 5х4 мм крайних. значенйях компонентов шихты) 1-4 С/сут

РЬО 7,55

Pb F 36,65;

Наряду с монокристаллами СефОз образуются крисаллы FeBO> а виде пластинок

1-4оC/ñóò размерами от 2х2х0,005 до 7х7х0,2 мм с включениями раствора расплава

Массовое образование на кристаллоносце монокристаллов еВО с

1-4 С/сут размерами. не более 1х340 05 мм и включениями раствора-расплава

Предлагаемый (при з апредельных значениях компо» нентов шихFe>O> 6,27

В> О> 50, 33>

PbO 7,46;

РЬР2, 35,94 ты

Fe2O> 3, 48

В20 51,20

PbO 7,79)

РЬF(37,53I

То же филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Составитель Е.Кузнецова

Редактор Г.Безвершенко Техред Т.Маточка . Корректор Ю.Макаренко

Заказ 9723/26 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д.4/5