Устройство для выращивания монокристаллов из расплава

Устройство для выращивания монокристаллов из расплава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА, содержащее держатель затравки, механизм перемещения кристалла, пьезоэлектрический преобразователь, соединенный с одной стороны с затравкой, а с другой стороны с блоком преобразования и измерения импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью контроля структурного совершенства растущего кристалла и повышения за счет этого выхода крупных кристаллов без дефектов, преобразователь соединен с затравкой или держателем затравки через волновод и снабжен средством для охлаждения, выполненным в виде радиационных экранов и холодильника, и кинематически связанным с механизмом перемещения кристалла.

И9) (И) А1

151)з С 30 В 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСНСМУ СОИ)ДТЕГЬСТВу (21) 2914783/26

{22) 23.04.80

{46) 30 12.91 ° Бюл. " 48

Принципиальным недостатком известного устройства является прежде всего малая допустимая толщина кристалла, .порядка 1 мм, обусловленная поглощением ретгеновских лучей в кристал« лизуемом материале. Ограничения на размеры кристалла и габариты кристал, лизационной камеры накладываются также необходимостью перемещения камеры с кристаллом относительно пучка рентгеновских лучей для осуществления контроля структурного совершенства Ф кристалла методом рентгеновской топо- Ь графии. Эти недостатки не позволяют применить указанное устройство для выращивания крупных кристаллов. Необходимость ослабления или полного удаления стенок кристаллизационной камеры, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЯТ

fO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (71) Специальное конструкторское бюро Института. кристаллографии им. А.В.Вубникова (72) 3.Л.Лубе, Х.С.Багдасаров и Е.А.Федоров (53) 621.315.592(088.8) (56) Л.Cnikawa, Technigue for the video display uf Xray topographic

images and irs applicatiun tu the

studis of crystal growth 1. of Crystal Growth 24/25 (1974 r.),ð.61-68.

Авторс кое - свидетельст во ССС Р

М 272286, кл, 0 30 В 15/22, 1968. (54) (57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ВИРАЩИВАНИЯ

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов из расплава и может быть использовано для выращивания .крупных монокристаллов различными методами.

Известно устройство для выращи- . вания монокристаллов с контролем структурного совершенства растущего кристалла, включающее держатель затравки и механизм перемецения

:кристалла, а также источник рентгеновских лучей в виде трубки с вращающимся анодом, механизм перемеще l ния кристаллизационной камеры относительно пучка рентгеновских лучей, приемник рентгеновских лучей в виде рейтгеновского видикона, связанного с телевизионным монитором. !

ИОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА, содержащее держатель затравки, механизм перемещения кристалЛа, пьезоэлектрический преобразователь, соединенный с одной стороны с затравкой, а с другой стороны с блоком преобразования и измерения импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью контроля структурного совершенства растущего кристалла и повышения за счет этого выхода крупных кристаллов без дефектов, преобразователь соединен с затравкой или держателем затравки через волновод и снабжен средством для охлаждения, выполненным в виде радиационных экранов и холодильника, и кинематически связанным с механизмом перемещения кристалла.

3 86484 нагревателя и тепловых экранов на пути рентгеновских лучей не rtosaoляет использовать известное устройс1во для выращивания кристаллов тигельными методами, особенно при высокйх температурах, что значительно сужает область его применения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для выращивания кристаллов с контролем скорости перемещения фрон. та кристаллизации, включающее держатель затравки, механизм перемещения кристалла, пьезоэлектрический преобразователь, соединенный с одной стороны с затравкой, а с другой - с ,блоком преобразования и измерения имI пульсов.

Недостатком этого устройства является ограниченный температурный

20 диапазон работы, определяемый точкой

Кюри преобразователя (для пьезокерамики не .выше 300 С), при этом невозможно его применение контроля струк- 25 турного совершенства растущего кристалла при выращивании кристаллов с высокой температурой плавления различными методами.

Целью изобретения является обеспечение контроля структурного совершенства растущего кристалла и повышейие за счет этого выхода крупных кристаллов беэ дефектов.

Цель достигается тем, что в устройстве для Выращивания монокристаллов 35 из расплава, содержащем держатель затравки, механизм- перемещения кристалла, пьезоэлектрический преобразователь, соединенный с одной стороны с затравкой, а с другой стороны с блоком преобразования и измерения импульсов, пьезоэлектрический преобразователь соединен с затравкой или держателем затравки через волновод и снабжен средством для охлаждения, выполненным в виде радиационных экранов . и холодильника, и кинематически связанным с механизмом перемещения кристалла, . Иа чертеже изображена схема устройства.

Здесь нагреватель 1, расплав 2, кристалл 3, затравка 4, держатель затравки 5, волновод 6, радиационный .экран 7, холодильник 8 (стрелками показаны вход и выход охлаждающей жидкости),. пьезоэлектрический преоб. разователь импульсов акустической.7

4 эмиссии 9, звено кинетической связи

10, механизм перемещения кристалла И, блоки преобразования и измерения им= пульсов 12, Фильтр 13 усилитель 14, амплитудный дискриминатор 15, интенсиметр 16, самописец 17. Волновод6 соединен с затравкой 4 или ее держателем, пропускается сквозь îòâåðстия s радиационном экране 7 и холодильнике 8 и соединяется с пьезоэлектрическим преобразователем импульсов акустической эмиссии 9. Преобразователь импульсов 9 электрически соединяется с блоками преобразования и измерения импульсов 12; Радиацион ный экран 7 и холодильник 8 с помощью звена кинематической связи 10 соединяется с механизмом перемещения кристалла 11.

Устройство работает следующим образом.

В держатель затравки 5 помещается затравка.4. При нагреве шихты образу-. ется расплав 2, в контакт с которым приводится затравка 4. При удалении затравки от нагревателя 1 с помощью механизма перемещения кристалла 1 I начинается рост кристалла 3 из рас» плава 2. Если в процессе выращивания кристалла в нем образуются структурные дефекты в виде. скопления дислокаций или трещин, они порождают импульсы акустической эмиссии, которые через затравку 4 и волновод 6 передаются в преобразователь 9. При этом на выходе преобразователя 9 появляются электрические импульсы. Они поступают на вход блоков преобразования.и измерения импульсов 12. Ио показаниям одного из этих блоков, интенсиметра

16, определяется момент возникновения структурных дефектов в кристалле и их развитие. С помощъю самописца 17 осуществляется автоматическая регистрация показаний интенсиметра 16 .

При осуществлении изобретения воз" можны следующие варианты. При спонтанном зарождении кристалла волновод соединяется с капиллярным концом держателя затравки, в котором происходит зарождение. В методах Чохраль« ского, Киропулоса, бестигельный зонной плавки волновод в зависимости от конкретной конструкции держателя затравки .соединяется непосредственно с затравкой или ее держателем. В метод Вернейля; при использовании держателя затравки из пористой керамики

864847

О:О ОО

Составитель

Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Редактор. 0.9ркова

Заказ 4672 Тираж Подписное

ВНИИПИ Госудэрственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113935, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-яздательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101 предпочтительнее непосредственное соединение волновода с затравкой, чтобы, уменьшить затухание импульсов эмиссии. B тигельных методах, в. том числе вертикальной и .горизонтальной направленной кристаллизации, волновод соединяется со стенкой тигля, где рас,;положена затравка.

1О ,Благодаря тому, что предложенное устройство позволяет осуцествлять процесс выращивания монокристаллов с контролем его структурного совершен.ства, удалось оперативно установить связь между условиями выращивания и .качеством кристалла. Это позволяет,в частности, путем создания теплового поля оптимальной конфигурации исключить образование и развитие в растущем кристалле структурных дефектов в виде трещины. Выход крупных кристаллов сапфира без трещин возрос с 60 до

85-904, что дает большой экономический эффект.