Устройство для выращивания кристаллов направленной кристаллизацией расплава
Устройство для выращивания кристаллов направленной кристаллизацией расплава, включающее вертикальную печь, разделенную горизонтальной диафрагменной перегородкой на две зоны, размещенную внутри печи ампулу для расплава, выполненную в форме цилиндра с коническим дном и снабженную кожухом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества кристаллов за счет стабилизации положения и формы фронта кристаллизации, устройство снабжено сосудом для хладагента, размещенным в нижней зоне печи, а нижний торец кожуха открыт и погружен в хладагент.
Изобретение относится к выращиванию кристаллов направленной кристаллизацией расплава и может быть использовано в электронной и полупроводниковой промышленности. Цель изобретения - повышение качества кристаллов за счет стабилизации положения и формы фронта кристаллизации. На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез. Устройство содержит вертикальную печь 1, разделенную горизонтальной диафрагменной перегородкой 2 на две зоны, в нижней зоне печи 1 установлен сосуд 3 с хладагентом, снабженный приемником 4 для вытесненного хладагента. Внутри печи размещена ампула 5, выполненная в форме цилиндра с коническим дном, в котором размещена затравка 6, и снабженная кожухом 7, нижний торец которого погружен в хладагент. Устройство снабжено механизмом 8 перемещения ампулы. Устройство работает следующим образом. Ампулу 5 загружают исходным веществом и помещают в верхней зоне печи 1 так, что коническое дно с затравкой 6 и нижний торец кожуха 7 оказываются погруженными в хладагент, например глицерин, находящийся в сосуде 3. Включают печь 1, расплавляют исходное вещество. Включают механизм 8 и проводят выращивание, погружая ампулу 5 в хладагент. Избыток хладагента стекает в приемник 4. Во время выращивания хладагент, заполняя пространство между ампулой 5 и кожухом 7, сжимает воздух в этом объеме до давления, уравновешивающего давление хладагента. По окончании процесса выключают печь 1 и извлекают кристалл из ампулы 5. Устройство обеспечивает стабилизацию положения фронта кристаллизации при выращивании органических монокристаллов с температурой плавления 100-200oC, так как замкнутая полость вокруг ампулы устраняет конвекцию вокруг нее и теплоотвод может осуществляться только за счет теплопроводностии замкнутого в полости воздуха, которая при температуре 200oC составляет 88
10-6 кал/смсград. Например, применение в качестве жидкого хладагента глицерина с теплопроводностью при температуре 200oС 68010-6 кал/смсград позволяет в восемь раз увеличить торцевой теплоотвод от растущего кристалла, а сочетание неподвижного воздуха в замкнутом пространстве между кожухом и ампулой с жидким хладагентом обеспечивает оптимальные условия кристаллизации, так как теплоотвод от боковой поверхности ампулы ничтожно мал по сравнению с торцевым теплоотводом, обеспечиваемым жидким хладагентом. Таким образом, формируется выпуклый фронт кристаллизации и обеспечивается его устойчивое положение. На известном и предлагаемом устройствах были выращены монокристаллы стильбена диаметром 70 мм. Результаты опытов приведены в таблице. Как видно из таблицы, выход годных кристаллов при использовании предлагаемого устройства повысился на 50%.
Формула изобретения
Устройство для выращивания кристаллов направленной кристаллизацией расплава, включающее вертикальную печь, разделенную горизонтальной диафрагменной перегородкой на две зоны, размещенную внутри печи ампулу для расплава, выполненную в форме цилиндра с коническим дном и снабженную кожухом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества кристаллов за счет стабилизации положения и формы фронта кристаллизации, устройство снабжено сосудом для хладагента, размещенным в нижней зоне печи, а нижний торец кожуха открыт и погружен в хладагент.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
