Устройство для выращивания mohokf«h«4?t«jlob-•'.. j

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l9O864

Со|ос Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл 12с, 2

Заявлено 19.1\ .1965 (№ 1003164/26-25) с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 14.1.1967. Б|оллстснь ¹ 3. ЧИК В Old

УДК 542.65:548.55 (088.8) Комитет ло делам изобретений и открытий

ApN Совете Мииистрое

СССР

Дата опубликования описания 1.11!.1967

Авторы изобретения

Б. И. Абаев, М. Г. Мильвидский, В. В. Еремеев, Н. Ф. Митюхин, Ю. А. Петров и К. Д. Офицеров у;гlr,:,:1

Заявитель

ЛЛО ВУСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬ|РАЩИВАНИЯ МОНОК

Известные устройства для выращивания монокристаллов разлагающихся полупроводниковых соединений с использованием в качестве рабочей камеры кварцевой ампулы не обеспечивают плавной регулировки скорости вращения и перемещения затравки, так как вращение осуществляется либо электромеханическим приводом, либо электромагнитным нри наличии скользящих контактов, работающих при большой силе тока в цепи. Кроме того, в известных устройствах употребляются графитовые подшипники скольжения, что является нежелательным, так как увеличивает количество графитовых деталей в рабочем объеме. Размещение штока с затравкой непосредственно в тигле при загрузке аппарата не позволяет производить точную центровку затравки.

В предложенном устройстве вращение тигля, а также регулирование перемещения затравки осуществляется неподвижными электромагнитами, состоящими из водоохлаждаемых трубок и вращаемых полюсных наконечников магнитного поля, и плавность вращения тигля с расплавом — кварцевым игольчатым подшипником.

На фиг. 1 представлена кварцевая рабочая камера в сборе; на фиг. 2 — принципиальная схема предлагаемого устройства.

Рабочая камера аппарата (фиг. 1) изготовлена из кварцевой трубы одного диаметра н имеет одно смотровое окно 1. Внутри камеры соосно приварены пустотелые направля|ощие кварцевые штоки 2 и 3. Нижний шток оканчивается шлифованным конусом, на которо» с помощью конусного нодпятника 4 установлен вращающийся шток 5 тигля 6. Направляющий шток 8 и подпятник 4 в сборе и представляют собой кварцевый игольчатый само10 устанавливающийся подшипник, на котором с помощью внешнего магнита возвращается кварцевый шток тигля. Использование самоустанавливающегося кварцевого игольчатого подшипника исключает графитовые детали в

15 данном узле, обеспечивает м|шимальное трение при вращении, соосное размещение тигля и рабочей камеры и плавное равномерное вращение тигля. Шток тигля представляет собой кварцевую трубку, к нижней части которой

20 приварены четыре окварцованных пермендюровых сердечника,, а и верхней части на кварцевой площадке установлен тигель с за. грузкой. Установка тигля по высоте обеспечивается регулнровочнымн кв",ðöeâûмн втул ками 8, а его соосность с камерой - — 1|аправл ?1 |ошей кварцевой втул кои 9.

В верхней части рабочей камеры находитс» подвижной шток 10 затравки 11 с окварцо ванными пермендюровымн сердечниками 12.

30 Шток устанавливают 1311yTp?i камеры 130 13p<590864 мя ее сборки на фиксаторах. Онп состоят из опорных кварцевых стержней 18, вваренных в стенку камеры, и захватов 14, приваренны?. к верхней части подвп?кного штока затравки.

В начале процесс11 штОк затравки сни 11яется с фиксаторов с помс щью электромагнитного привода перемещения и вращения затравки.

Электромагнитный механизм вращения и перемещения затравки и тигля (фиг. 2) состоит из стационарного электромагнита, представляющего собой обмотку пз водоохлаждаемых медных трубок 15, являющихся одновременно токоподводящей системой и xO;Ioдильником. Трубки разм IlleHII в корпусе маг нитопровода из магпитовоспрпимчпвого материала. Вращение затравки и тигля осу1цествляется с помощью полюсных наконечников 16 (концентраторов магнитных силовых линий), вращающихся от специального механического привода 17. Электромагниты имеют систему плавного регулирования магнитного поля изменением силы тока в первичной обмотке питающего трансформатора. Плавная регулировка исключает толчки штока затравки при включении электромагнитного привода. Оба электромагнита питаются от одного источника тока.

Стенки кварцевой камеры нагреваются до заданной температуры съемными фоновыми печами 18 сопротивления. Опи состоят из металлического кожуха, внутри которого размещен нагревательный элемент, представляющий собой продольно расположенные двухканальные керамические стержни с нихромовой проволокой. Для теплоизоляции между керамическими стержнями и металлическим кожухом помещается листовой асбест. Нихромовая проволока является .1акже связующим каркасом керамических стержней.

Фоновые печи могут быть цельными и разъемными по образующей металлического кожуха. Разъемные печи представляют собой два равноценных самостоятельных нагревателя, соединенных параллельно в цепях питания. Разъемная конструкция фоновых печей облегчает подготовку аппарата к работе и смену их в случае выхода из строя.

15 го

Тигель с загрузкой нагревается посредством ипдукторя, помещешн1го внутри теплоизоляционного кожуха и имеющего вертикальное и горизонта II Iloc перемещения, позголяющис центрировать ВЧ-индуктор относительно рабочей камеры. Теплоизоляционный кожух представляет собой металлический каркас, наверху и внизу которого имеются посадочные гнезда для фоновых печей и направляющая для смотровой фоновой печи. Полость кожуха футерованя пеношамотом. Крепление кожуха к станине аппарата подвижное. Основное назначение кожуха — создание равномерного инерционного теплового поля внутри рабочей камеры, что достигастся с помощью теплоизоляции и подогрева металлического каркаса за счет частичного рассеивания мягнитног0 поля высокочастотного индукто51я.

Применение теплоизоляционного кожуха облегчает фиксацию рабочей ампулы по вертикали.

Во время работы аппарат размещается в специальном металлическом шкафу с двойными стенками, между которыми циркулируе1 воздух. Конструкция шкафа обеспечивает независимое присоединение к вытяжной вентиляции внутреннего пространства и межстепочной полости. Назначение шкафа — защита обслуживающего персонала от теплового воздействия и попадания в рабочее помегцение паров вредных веществ при аварии.

Предмет изобретения

Устройство для выращивания монокристаллов разлагающихся соединений вытягиванием из расплава в тигле, содержащее кварцевую камеру одного диаметра со смотровым окном, пустотелый кварцевый шток для вращения и перемещения затравки, отличающееся тем, что, с целью вращения тигля и регулирования скоростей перемещения и вращения затравки и вращения тигля, оно снабжено неподвижными электромагнитами, состоящими из водоохлаждаемых, например медных, трубок и вращаемых полюсных наконечников, и кварцевым игольчатым подшипником для плавного вращения тигля с расплавом.

190864

/5 (оставители 10. Рапкин

Редактор Т. Ы. Каранова Гс..рсс! A. Л. Камышникова Корректоры: Л. Е. Марисич и T. Н. Костиков

Заказ 193, 14 Тираж 535 По((косное

11НИИПИ Коки ега ио (с((а)! изоорет(ии1! (! открыти ) ир(! Совете М(и(истров СССР

Москва, Центр, ир. Серова, д. 4 1 ииогра(1)ия, ир. С(и(у1!Оиа,