Способ получения затравочной пластины

 

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов и может быть использовано при изготовлении затравочных пластин для выращивания кристаллов типа КДР большого сечения. Изобретение позволяет получать затравку апертуры большей, чем первоначальная, пригодной для последующего выращивания на ней кристаллов высокой оптической стойкости. Способ включает моносекториальное выращивание кристалла из водного раствора в направлении [101] в форме в виде стакана прямоугольного сечения, размеры сторон дна которого совпадают с размерами кристалла в направлении [010] и вырезание из него исходной пластины прямоугольного сечения ортогонально направлению [101]. Новым в способе является то, что вырезанную пластину помещают в форму в виде стакана прямоугольного сечения, размеры сторон дна которого совпадают с размерами вырезанной пластины в направлениях [101] и и высотой не менее требуемого размера кристалла, затем растят пластину в направлении [010] до требуемого размера. После этого полученную пластину помещают в форму в виде стакана прямоугольного сечения, размеры сторон дна которого совпадают с размерами выращенной пластины в направлениях [101] и [010] и высотой не менее требуемого размера кристалла, после чего растят пластину в направлении до требуемого размера. Получены кристаллы с размером грани в направлении до 210 мм.

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов и может быть использовано при изготовлении затравочных пластин для выращивания кристаллов типа КДР большого сечения. Изобретение направлено на получение затравочных пластин высокого качества, которые необходимы для получения кристаллов большой апертуры высокой оптической стойкости. Затравочная пластина обладает высоким качеством, если в ней мала плотность кристаллических дефектов или имеющиеся кристаллические дефекты не наследуются кристаллом, растущим на этой затравке. Известен способ получения затравочных пластин, включающий почти полное растворение первоначальной затравки в недосыщенном растворе и последующее ее медленное ограничение в слабопересыщенном растворе. После этих операций осуществляют всесторонний быстрый рост в растворе с большим пересыщением. Затравочную пластину прямоугольной формы вырезают из полученного кристалла [1] Недостатками этого способа являются невозможность создания однородного питания граней растущего кристалла и наличие межсекториальных напряжений, которые при вырезании могут привести к растрескиванию кристалла. Недостатком является также неэффективное расходование кристаллического материала, транспортируемого из раствора нa поверхность растущего кристалла. В качестве прототипа выбран способ [2] свободный от вышеуказанных недостатков, который может быть использован для выращивания затравочных пластин. Способ включает осуществление роста первоначальной затравочной пластины вырезанной гранью [101] При этом пластина установлена в форме, выполненной в виде стакана (форма ограничивает пластину с пяти сторон). Переохлаждение раствора 5^оС, динамика раствора достаточно интенсивна. Затравку изготовляют из наросшей части кристалла путем вырезания пластин перпендикулярно направлению [101] Недостатком прототипа является то, что наросшая на первоначальной затравке часть кристалла не может быть использована для приготовления затравок апертуры большей, чем первоначальная. Целью изобретения является увеличение апертуры затравочной пластины при сохранении оптической стойкости выращенных кристаллов. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения затравочной пластины для выращивания кристаллов типа КДР, включающем моносекториальное выращивание кристалла из водного раствора в направлении [101] в форме в виде стакана прямоугольного сечения, размеры стороны дна которого совпадают с размерами кристалла в направлениях [010] и [10] вырезание из него исходной пластины прямоугольного сечения ортогонально направлению [101] вырезанную пластину помещают в форму в виде стакана прямоугольного сечения, размеры стороны дна которого совпадают с размерами вырезанной пластины в направлениях [101] и [10] и высотой не менее требуемого размера кристалла, затем растят пластину в направлении [010] до требуемого размера, после чего полученную пластину помещают в форму в виде стакана прямоугольного сечения, размеры сторон дна которого совпадают с размерами выращенной пластины в направлениях [101] и [010] и высотой не менее требуемого размера кристалла, после чего растят пластину в направлении [10] до требуемого размера. Предложенное техническое решение позволяет получить затравочную пластину любой требуемой апертуры в сечении, ортогональном направлению [101] Неочевидность успешного использования затравок, изготовленных предлагаемым способом для выращивания кристаллов высокой оптической стойкости заключается в следующем. Как известно, постоянные решетки кристаллов, выращенных различными гранями, несколько отличаются одна от другой (вследствие различной концентрации примесей тяжелых металлов, захваченных в кристалле) в зависимости от направления роста. Поэтому в кристалле, выращенном на такой затравке, должны возникнуть дополнительные напряжения, обусловленные тем, что в затравке присутствуют 3 блока, разнящиеся постоянными решетки. Кроме того, при таком разращивании неизбежно возникновение регенерационных прослоек ортогональных разращиваемой грани, наследование которых в кристалле приводит к уменьшению его оптической стойкости. Однако, проведенные авторами экспериментальные исследования показали, что оптическая стойкость кристаллов, выращенных на полученных предложенным способом затравочных пластинах, одинаково высокая как в области над регенерационной прослойкой, так и вне ее. П р и м е р. Выращивают моносекториальный кристалл ДКДР в направлении [101] в форме в виде стакана прямоугольного сечения размерами 150 х 150 х 110 мм. Динамику раствора на растущую поверхность осуществляют через качающийся двухсопловый питатель с сечением сопел 6 х x120 мм². Переохлаждение раствора составляет величину ≈5^оС, скорость роста кристалла ≈0,6 мм/ч. Из выращенного кристалла вырезают исходную пластину перпендикулярно направлению [101] размерами 150 x 150 x 18 мм³. Указанную пластину помещают в форму в виде стакана прямо- угольного сечения размерами 18 х 150 х x 220 мм³. Пластину растят в направлении [010] до размера 210 мм. Динамику раствора на растущую поверхность осуществляют через качающийся питатель с сечением сопла 6 х 120 мм². Полученную указанным образом пластину помещают в форму в виде стакана прямоугольного сечения размерами 18 х 210 х 220 мм³ и разращивают в направлении [101 до 210 мм. Динамику раствора осуществляют через качающийся питатель с сечение 6 х 180 мм². На двух последних этапах роста переохлаждение раствора составляет величину ≈ 4^оС. Скорость разращивания пластины при этом равна 10 мм/сутки. Таким образом предложенный способ позволяет выращивать затравочные пластины большой апертуры. Выращенные на них кристаллы обладают высокой оптической стойкостью.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАТРАВОЧНОЙ ПЛАСТИНЫ для выращивания кристаллов типа КДР, включающий моносекториальное выращивание кристалла в направлении [101] из водного раствора в стакане, размеры дна которого совпадают с размерами в направлении [010] и и последующее вырезание из кристалла пластины прямоугольного сечения ортогонально направлению [101], отличающийся тем, что, с целью увеличения апертуры затравочной пластины при сохранении оптической стойкости выращиваемых кристаллов, вырезанную пластину помещают в стакан прямоугольного сечения, размеры сторон которого совпадают с размерами пластины в направлениях [101] и а высота составляет не менее требуемого размера кристалла, и выращивают кристалл в направлении [010], затем этот кристалл помещают в стакан прямоугольного сечения, размеры дна которого совпадают с размерами кристалла в направлении [101] и [010], а высота составляет не менее требуемого размера кристалла, и выращивают кристалл в направлении