Устройство для выращивания монокристаллов

Устройство для выращивания монокристаллов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОг НОКРИСТАЛЛОВ тугоплавких окислов, включакхцее герметичную камеру, размещенный в ней индуктор, тигель из благородных металлов с отверстием в донной части, установленный внутри индуктора коаксиально ему, и затравкодержатель, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет увеличения срока службы тиг ,ля, его донная часть выполнена из секций, установленных с зазором одна относительно другой и закрепленных ,на боковой поверхности тигля.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ы 1123326 А1 (si)s С 30 В 15/10, 29/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР .(ГОСПАТЕНТ СССР) Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ чающее герметичную камеру, размещенный в ней индуктор, тигель из благородных металлов с отверстием в донной части, установленный внутри индуктора коаксиально ему, и затравкодержатель, о т л. и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет увеличения срока службы тигля, его донная часть выполнена из секций, установленных с зазором одна относительно другой и закрепленных, на боковой поверхности тигля. (21) 3633100/26 (22) 03.08.83 (46) 30.02.93. Бюл. Р 4 (72) В.А.Асланов, Б.С.Скоробогатов, . О.Б.Стрювер, А.И.Промоскаль и Л.А.Коваленко (56) Патент Великобритании Р 1055099, кл. В 1 S, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Р 903347, кл. С.30 В 15/12, 1982. .: (54)(57) VCTPOHCTBO QJlR Bb1PAQHBAKNH НО-.

НОКРИСТАЛЛОВ тугоплавких окислов, вклюИзобретение относится к области выращивания монокристаллов и может быть использовано в химической и электронной промышленности при производстве высокотемпературных монокристаллов, применяемых в квантовой электронике.

Известно устройство,. содержащее камеру, тигель, неподвижно установленный внутри водоохлаждаемого индуктора, на некотором расстоянии и соосно с ним, шток для вытягивания монокристаллов и источник индукционного нагрева:, к которому подключен индуктор. Тигель выполнен в виде цилиндра с цельным дном, приваренным к его боковой поверхности по образующей. Нагрев тигля осуществляется индукционно, вихревыми токами, наводимыми в нем переменным электромагнитным полем, которое создается индуктором, когда по нему протекает переменный ток.

Существенным недостатком данного устройства является неравномерность нагрева боковой поверхности тигля по высоте. Это связано с тем, что в придонной части тигля (1/3 его высоты) напряженность электромагнитного поля

:значительно ослабляется sa счет взаи.модействия электромагнитных полей от

Iтоков, протекающих в индукторе и дне .тигля. Поэтому величина индукциояного тока, протекающего в верхней час" ти тигля, значит и ее нагрев, будет значительно выше, чем в нижней части.

Это влечет за собой уменьшение эффек- тивности конвективного перемешивания расплава и, как следствие, снижение передачи тепла от тигля к расплаву за счет конвективного механизма. В ,результате, такой неравномерный на1грев боковой поверхности тигля ведет в процессе выращивания к его разрушению, начинающемуся в его верхней части.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

112332б

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для выращивания монокристаллов, включающее герметичную камеру, размещенный в ней индуктор, тигель из благородных металлов с отверстием в донной части, установленный внутри индуктора коаксиально ему, и затравкодержатель. Объем тигля и дополнительный объем между тиглем и индуктором заполняются исходным сырьем, которое расплавляется с образованием гарниссажа на индукторе, удерживающего расплав, и проводится процесс вытягивания монокристалла на затравку из сообщающихся объемов тигля и дополнительного объема.

Имеющееся в дне тигля отверстие лишь в незначительной степени оказы- 2О вает влияйие на величину индукционного тока, протекающего в его дне, в сторону ее уменьшения. Поэтому напряженность суммарного электромагнитного поля в придонной части тигля, как 25 и в приведенном аналоге, значительно ослабляется путем взаимодействия электромагнитных полей, создаваемых токами, протекающими в индукторе и дне тигля. Величина индукционного тока, протекающего в верхней части тигля, по сравнению с нижней, будет значительно выше, что и приводит к ее перегреву и, как следствие, к уменьшению эффективности конвекции в расплаве. Это влечет за собой уменьшение передачи тепла от тигля к расплаву за счет конвективного механизма и разрушения тигля в процессе выращивания, начинающееся в его верхней части.

Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет увеличения срока службы тигля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для выращивания монокристаллов тугоплавких окислов, включающем герметичную камеру, размещенный в ней индуктор, тигель из благородных металлов .с отверстием в донной части, установленный внутри Бц индуктора коаксиально ему, и затрав кодержатель, донная часть тигля выполнена из секций, установленных с зазором одна относительно другой.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид, на фиг. 2дно тигля; на фиг. 3 - продольный разрез тигля.

Устройство содержит герметическую камеру 1 с установленным в ней тиглем с донной частью, состоящей из секций

2, прикрепленных к боковой поверхнос" ти тигля 3, траверсы 4, прикрепленные к боковой поверхности тигля 3, индуктор с водоохлаждаемым дном 6, шток 7 с присоединенным к нему затравкодержателем 8, герметичный бункер 9, установленный на герметичной камере 1 и снабженный механизмом подачи сырья

10, и подающую трубу 11.

Устройство работает следующим образом.

В герметичной камере 1 внутри индуктора 5 с водоохлаждаемым дном б неподвижно устанавливается тигель с помощью траверс 4 так, чтобы его кромка находилась на одном уровне с кромкой верхнего витка индуктора 5.

Объем тигля и дополнительный объем между тиглем. и индуктором 5 заполняется исходным порошкообразным сырьем (алюмоиттриевого граната, активированного неодимом, У А1 0 -Nd), Бункер 9 заполняется таким же сырьем из состава 2А15 О» -NB. K што

7 прикрепляется затравкодержатель 8.

Увеличением мощности, подводимой к индуктору 5, повышается температура тигля до расплавления загруженного в него сырья и сырья, находящегося. в дополнительном объеме. Необходимый уровень расплава получается путем дополнительной подачи сырья из бункера

9 с помощью механизма подачи 10 через трубу 11. Далее проводится процесс вытягивания монокристалла при помощи затравкодержателя 8 и сообщающихся объемов тигля и дополнительного объема.

Использование тигля предлагаемой конструкции позволяет значительно уменьшить величину тока, наводимого в его дне, и тем самым увеличить срок службы тигля. Действительно, промежуток между секциями прерывает токи, которые наводятся в случае, если дно цельное.

Следовательно, суммарное электромагнитное поле в придонной части тигля, будет ослабляться лишь в незначительной степени, что позволяет существенно повысить равномерность нагрева боковой поверхности тигля и тем самым повысить срок его службы.

Кроме того, при более равномерном нагреве боковой поверхности тигля повышается эффективность конвективного перемешивания расплава. Это способствует улучшению передачи тепла от тиг ляя к расплаву за счет конвективного

Ф механизма, что также ведет к повышению срока службы тигля.

23326

Использование предлагаемого устройства позволяет увеличить срок службы тигля по сравнению с про5 тотипом в -1 3 раза (монокрисУ таллы 7 А1 0,> --Ий, срок службы тиглей в известном и предлагаемом устройстве не менее 20 и не менее 25 циклов соответственно).

1123326

Жесла

Составитель

Редактор Т.йарганова Техред И.Иоргентал Корректор- M.Ñàèáoðñêàÿ

Заказ 1090 Тираж,. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и,открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Я-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101