Способ определения формы и кривизны фронта кристаллизации

Способ определения формы и кривизны фронта кристаллизации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 479486

Гилее Советских

Соииалистичесиих

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.03.73 (21) 1896978/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.08.75. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 18.11.75 (51) М. Кл. В Olj 17/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло долам изобретений и открытий (53) УДК 669.046-172 (088.8) (72) Авторы изобретения

Д. А. Романченко, А. А. Снегирев, С. Н. Грачев, Е. В. Филипчук и В. И. Ильчеико

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМЫ И КРИВИЗНЫ ФРОНТА

КР И СТАЛЛ И ЗАЦИ И

Изобретение относится к способам получения информации о кривизне и форме фронга кристаллизации при .выращивании монокристаллов направленной кристаллизацией методами Чохральского и бестигельной зонной плавки.

Из вестерн способ определения формы и кривизны фронта кристаллизации при выращивая ни монокристаллов направленной кристаллизацией расплава, включающий воздействие на фронт кристаллизации ультразвуковыми импульсами частотой 30 — 70 Мтц и сравнение амплитуд отраженных импульсов с эталонной амплитудой, полученной отражением импульса от плоского франта кристаллизации.

Известный способ позволяет рассчитать величину кривизны в зависимости от расстояния между источником ультразвука и фронтом кристаллизации.

Однако извеспный способ не позволяет определить направление выпуклости (знак кривизны) фронта кристаллизации и не может быть применен для анализа фронтов кристаллизации, имеющих волнообразную форму. Кроме того, известный способ аозволяет а налитически рассчитать кривизну фронта кристаллизации только при априорном знантеи формы фронта.

Цель изобретения — определение знака кривизны фронта кристаллизации — доститается тем, что на фронт кристаллизации попеременно воздействуют двумя пучками с разными углами расхождения и сравнивают амплитуды отраженных импульсов между собой.

С целью выявления, волнообразной формы фронта кристаллизации эоздействие ультразвуковыми импульсами повторяют после изменения условий кристаллизации, приводяще 0 го z увеличению кривизны фронта кристаллизации.

Сравнение амплитуд отраженных импульсов до и после изменения условий кристаллизации позволяет уточнить форму (волнооб15 разная или сферическая) фронта кристаллизации.

Пример 1. Монокристалл Si диаметром

30 мм выращивают зонной плавкой на затравке сечением 4)(4 мм и длинной 100 мм. На холодный конец затравки наклеивают пьезоизлучатель — кварц х-среза сечением 4+4 мм и толщиной 0,18 мм. Пьезоизлучатель возбуждают попеременно от двух независимых генераторов, частоты которых могут подстраиваться в пределах 45+2 и 75+-2 Мпц, т. е. на третьей и пятой гармонике пьезоизлучателя у1казанной TOJIIIIHIHbI.

Угол расхождения луча 20 для частот 45 и 75 Мгц составляет = 6 и = 4 соответ30 ственно.

479486

Составитель T. Фирсова

Техред 3. Тараненко

Редактор Т. Шарганова

Корректор T. Гревцова

Заказ 2817/2 Изд. Мв 956 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Для упрощения анализа для каждого угла расхождения луча отбирают только те амплитуды отраженных им пульсов, которые соответствуют одному и тому же значению эталонной амплитуды.

Соотношение А /Аз между а м пл итуда ми импульса луча с меньшим (А1) и большим (Аз) углом расхождения для фронта, выпуклого в сторону расплава, и франта, выпуклого в сторону моно кристалла, при длине кристалла z=100 мм и радиусе кривизны r=

=25 мм составляет = 37,5 и 0,18 соответственно.

Таким образом, сравнение .величин AI и А2 однозначно определяет знак кривизны фронта кристаллизации.

Абсолюгное з начение радиуса кривизны вычисляют по формуле:

А„,„,/АI — — (21 к +1), где Амакс эталонная амплитуда;

k — кривизна фронта кристаллизации;

z — длина выращенного монокристалла.

Знак |плюс в формуле соответствует фронту кристаллизации, выпуклому в сторону распла ва, а знак минус — фронту, вьппуклому в сто ону монокристалла. р(имер 2. Луч с большим утлом расхождения Mo>KIHQ получить также при втором отражении от холодного конца затравки.

Для этого в монокристалле возбуждают ультразвуковой пучок, который, дойдя до фронта кристаллизации, отражаегся в виде пучка, угол расхождения которого определяется кривизной фронта кристаллизациями. Этот пучок, в свою очередь, отражается от холодното конца затравки как от плоского зеркала, образуя пучок с большим углом расхождения, который вторично отражается от фронта кристаллизации.

При увеличении крив изны фронта кристаллизации увеличивается и угол расхождения второго отражения. С увеличением угла расхождения амплитуды отраженных им пульсов

5 оудут уменьшаться независимо от формы фронта кристаллизации, но по мере увеличения угла расхождения скорость уменьшения амплитуды для сферического франта будет монотонно возрастать, в то время как при

10 волнообразном фрояте о на начинает уменьшаться, начиная:с того момента, когда расходящийся пучок начинает охватывать участки с изменяющейся кривизной. Пробное воздействие производят |поэтапно, постепенно

15 увеличивая угол расхождения луча, и определяют яа каждом этапе раз ность амплитуд.

Предмет изобретения

1. Способ олределения формы и кривизны

2р фронта кристаллизации при выраш/ивании монокристаллов направленной кристаллизацией расплава, включающий воздействие на фронт кристаллизации ультразвуковыми импульсами с последующим сравнением амплитуд отражвнных импульсов с эталонной амплитудой, получен ной отражением импульса от плоского фронта кристаллизации, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью определения знака кривизны фронта кристаллизации, на него попеременно воздействуют д вумя пучкам и с разными углами расхождения и сравнивают амплитуды отраженных им пульсов между собой.

2. Способ по п. 1, отл ича ющийся тем, что, с целью выявления волнообразной формы фро нта кристаллизации, воздействие ультразвуковыми импульсами повторяют после изменения условий кристаллизации,:приводящего к увеличению кривизны фронта кристал40 лизации.