Установка для получения монокристаллов



Установка для получения монокристаллов
Установка для получения монокристаллов

 


Владельцы патента RU 2418109:

Инновационно-технический центр Общество с ограниченной ответственностью "СИТИС" (RU)

Изобретение относится к технологии высокотемпературной кристаллизации из расплава и может быть использовано для получения крупных монокристаллов. Установка для получения монокристаллов методом вытягивания вниз включает средство подачи порошкообразного сырья 2, шахтную многозонную вакуумную печь 4 с контролируемой атмосферой и средство поддержания соответствующего температурного градиентного поля 5 в ней, установленный в печи 4 тигель 7 для приема расплавленного сырья, затравочный кристалл 9, установленный на штанге 10 с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения, средство откачки летучих примесей, а также зону отжига и охлаждения 12 монокристалла 1 в печи 4, расположенную ниже тигля 7. Согласно изобретению установка дополнительно содержит контейнер 13, контактирующий с зоной отжига и охлаждения 12 монокристалла 1 в печи 4 с возможностью сообщения с ней посредством разъемного двойного вакуумного шлюза 14, который размещен на его верхнем торце, а нижний торец контейнера 13 выполнен в виде съемной крышки 15, при этом контейнер 13 оснащен средствами поддержания в нем соответствующего температурного градиентного поля 16 и состава контролируемой атмосферы печи, а разъемный двойной вакуумный шлюз 14 выполнен как с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения в нем штанги 10, так и с возможностью замены контейнера 13 с выращенным монокристаллом 1 на другой взаимозаменяемый контейнер с затравочным кристаллом на штанге. Кроме того, взаимозаменяемые контейнеры смонтированы в моноблок карусельного типа с центральной вертикальной осью вращения, при этом моноблок установлен с возможностью поочередного сообщения контейнеров с зоной отжига и охлаждения 12 монокристалла 1 в печи 4. Технический результат: практическое удвоение производительности оборудования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к технологии высокотемпературной кристаллизации материалов из расплава и может быть использовано для высокопроизводительного получения монокристаллов ресурсосберегающим способом без ущерба их качеству.

Известно устройство для выращивания монокристаллов методом вытягивания вниз (смотри: Takao Kitakawa et al. Growth of Li2B4O7 single crystals by a pulling-clown method. Journal of the Ceremic Society of Japan. Vol.105, №7, 1997, p.616-619.), которое включает шахтную вакуумную печь с контролируемой атмосферой, средство поддержания соответствующего температурного градиента в печи, установленные соосно в печи тигель с загруженным из внешнего источника поликристаллическим сырьем и затравочный кристалл. Затравочный кристалл установлен на штанге с возможностью вращения и возвратно-поступального вертикального перемещения и вводится в объем печи через ее нижний торец. Кроме того, печь оснащена средством откачки летучих примесей в виде внешнего вакуумирующего агрегата, подстыкованного к печи. Зона отжига и охлаждения монокристалла в печи расположена ниже фронта кристаллизации, примыкающего к нижнему торцу тигля. В дне тигля выполнено небольшое центральное отверстие.

Рост монокристалла в устройстве осуществляют путем вытягивания вниз с одновременным вращением затравочного кристалла в положении, при котором его верхний конец введен в контакт с расплавом сырья, вытекающим в поле тяжести Земли из отверстия в дне тигля. Физическая основа метода заключается в удержании расплава сырья между тиглем и затравочным кристаллом за счет сил смачивания расплавом сырья тигля и сил поверхностного натяжения расплава.

Основной недостаток описанного устройства обусловлен способом и заключается в том, что требуется предварительное плавление в тигле значительного избытка расплава, превышающего массу конечного монокристалла, с выдерживанием его общего количества при температуре выше точки плавления в течение всего времени выращивания монокристалла. Это требует существенных энергозатрат для поддержания процесса его роста. Второй существенный недостаток - масса выращенного монокристалла ограничена массой исходного поликристаллического сырья, загруженного однократно в тигель, что накладывает ограничения на производительность процесса в силу размещения зоны отжига и остывания монокристалла непосредственно в печи.

Известна также конструктивная схема аппарата Вернейля для выращивания монокристаллов методом вытягивания вниз (смотри: Е.Д.Добровинская, Л.Литвинов, В.Пищик «Энциклопедия сапфира», Харьков, НТК «Институт монокристаллов», 2004 г.), которая включает открытую шахтную печь с неконтролируемой атмосферой, средства подачи окислителя и горючего (соответственно - кислорода и водорода), горелку, средство подачи порошкообразного сырья, кристаллизационную камеру, огнеупорную штангу с кристаллодержателем, средства вертикального возвратно-поступательного и вращательного перемещения огнеупорной штанги с кристаллодержателем. Конструктивно, например, двухсопельная горелка состоит из большой трубы, в которую встроена трубка меньшего диаметра. Кислород и порошкообразное сырье поступают через малую трубку, а водород - через большую. Размещается горелка между кристаллизационной камерой и средством подачи порошкообразного сырья - питателем. Питатель представляет собой сосуд с ситовидным дном, над которым размещен молоточковый ударник кулачкового типа, обеспечивающий дискретный вброс порошкообразного сырья в пламя горелки. Кристаллизационная камера представляет собой стандартный муфель шахтной печи с неконтролируемой атмосферой.

Способ выращивания монокристалла обусловлен устройством и реализуется путем непрерывной подачи сырья из питателя через пламя горючего газа на введенный снизу в шахту керамический кристаллодержатель с монокристаллической затравкой. Пролетая через пламя, частицы сырья частично оплавляются и попадают на затравку. Вершина образующегося конуса оплавляется, а затем разращивается до заданного диаметра. Кристалл растет из пленки расплава, толщина которой определяется диаметром монокристалла и тепловыми условиями во фронте кристаллизации (в среднем толщина пленки близка к 40 мкм).

Недостатки известного устройства вытекают из способа:

- в силу негерметичности печи - наличие практически неуправляемой асимметрии теплового поля в зоне кристаллизации монокристалла, что и приводит к снижению качества монокристалла и энергопотерям;

- наличие ограничений на диаметр монокристалла, который в практике в среднем не превышает примерно 30 мм. Причина - высокие осевой и радиальный температурные градиенты во фронте кристаллизации (от 30 до 100 град/мм), приводящие к растрескиванию монокристалла в процессе остывания. В итоге - достаточно маленькая производительность установки в силу малых диаметров получаемых монокристаллов при их невысоком качестве.

Наиболее близким к заявляемому устройству является патент России №2215070 С2 с датой публикации 27.10.2003 года; МПК9: С30В 15/08, С30В 29/30; «Устройство для получения монокристалла (варианты), способ получения монокристалла (варианты) и монокристалл (варианты)» (заявитель - Япония).

Конструктивно установка для выращивания монокристаллов методом вытягивания вниз включает средство подачи порошкообразного сырья, шахтную многозонную вакуумную печь с контролируемой атмосферой и средство поддержания соответствующего температурного градиента в ней, установленные соосно в печи приемную подложку для плавления порошкообразного сырья и тигель для приема полученного расплава, затравочный кристалл, установленный на штанге с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения, средство откачки летучих примесей, а также зону отжига и охлаждения монокристалла в печи, расположенную ниже фронта кристаллизации, примыкающего к нижнему торцу тигля. При этом дно тигля перфорировано.

Способ получения монокристаллов определяется устройством и характеризуется тем, что порошкообразное сырье непрерывно вводят сверху из внешнего питателя на специальную тугоплавкую вогнутую или выпуклую (по отношению к тиглю) пластину приема порошкообразного сырья - зона ввода сырья. Пластину приема порошкообразного сырья устанавливают над зоной расплава в тигле с возможностью плавления сырья на ней внешним, например, радиочастотным нагревателем. Далее расплав сырья подают в гравитационном поле Земли внутрь тигля. Осуществляют подачу расплава сырья либо в виде капель, свободно падающих с поверхности вогнутой пластины (форма - «зонтик»), либо в виде тонкой пленки, стекающей в тигель по поверхности специально введенных тугоплавких выпаривателей. При этом верхний конец выпаривателей вводится в контакт с перфорированным выпуклым дном пластины (форма - «тарелка»). В зоне между пластиной приема сырья и тиглем, а также в тигле температура расплава поддерживается выше точки плавления кристаллической формы сырья - зона «выпаривания» летучих примесей. Удаление легколетучих примесей осуществляют путем непрерывной откачки объема вакуумной печи с контролируемой атмосферой, например аргоном.

Основной недостаток известного устройства - низкая производительность, обусловленная совмещением в одном герметичном технологическом пространстве зоны выращивания монокристалла и зоны его отжига и остывания, технологическое время использования которых не совпадает в условиях увеличенных скоростей роста монокристаллов с большим диаметром. При попытке реализации более экономически эффективной скорости вытягивания технологическое время кристаллизации монокристалла становится меньше требующегося времени его отжига и остывания в соответствующей зоне печи; и эта разница растет с увеличением диаметра выращиваемого монокристалла, что, по факту, и приводит к неэффективному использованию оборудования. Так, например, при диаметре монокристалла около 150 мм, скорости роста до 8 мм/ч само время выращивания монокристалла массой около 30 кг не превышает 52 часа, а требующееся дополнительное время на отжиг и остывание составляет примерно то же время.

Задача настоящего изобретения - повышение экономической эффективности технологического процесса выращивания тугоплавких монокристаллов без ущерба их качеству путем выравнивания производительности всех рабочих зон установки. Задача решается разработкой компоновки установки, в которой технологическое время непосредственного выращивания монокристалла не зависит от технологического времени его дальнейшего отжига и остывания без ущерба качеству монокристалла.

Использование настоящего изобретения обеспечивает следующий технический результат - практическое удвоение производительности установки.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в установке для получения монокристаллов методом вытягивания вниз, включающей средство подачи порошкообразного сырья, шахтную многозонную вакуумную печь с контролируемой атмосферой и средство поддержания соответствующего температурного градиентного поля в ней, установленный в печи тигель для приема расплавленного сырья, затравочный кристалл, установленный на штанге с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения, средство откачки летучих примесей, а также зону отжига и охлаждения монокристалла в печи, согласно изобретению установка дополнительно содержит контейнер, контактирующий с зоной отжига и охлаждения монокристалла в печи с возможностью сообщения с ней посредством разъемного двойного вакуумного шлюза, который размещен на его верхнем торце, а нижний торец контейнера выполнен в виде съемной крышки, при этом контейнер оснащен средствами поддержания в нем соответствующего температурного градиентного поля и состава контролируемой атмосферы печи, а разъемный двойной вакуумный шлюз выполнен с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения в нем штанги, а также с возможностью замены контейнера с выращенным монокристаллом на другой взаимозаменяемый контейнер с затравочным кристаллом на штанге.

Кроме того, взаимозаменяемые контейнеры смонтированы в моноблок карусельного типа с центральной вертикальной осью вращения, при этом моноблок установлен с возможностью поочередного сообщения контейнеров с зоной отжига и охлаждения монокристалла в печи.

Наличие взаимной совокупности и взаимосвязи таких элементов и устройств установки, как: средства подачи порошкообразного сырья, шахтной многозонной вакуумной печи с контролируемой атмосферой и средства поддержания соответствующего температурного градиента в ней, установленных соосно в печи приемной подложки для плавления порошкообразного сырья и тигля для приема расплавленного сырья, затравочного кристалла, установленного на штанге с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения, средства откачки летучих примесей, а также зоны отжига и охлаждения монокристалла в печи, расположенной ниже тигля, - реализуют такой известный технический эффект, как принципиальную возможность получения качественных монокристаллов достаточно большого диаметра (более 100 мм).

Введение в конструкцию установки дополнительного контейнера, контактирующего с зоной отжига и охлаждения монокристалла в печи с возможностью сообщения с ней посредством двойного вакуумного шлюза, размещенного на его верхнем торце, оснащение контейнера средствами поддержания соответствующего температурного градиентного поля и состава контролируемой атмосферы печи, оснащение нижнего торца контейнера съемной крышкой с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения в ней и двойном вакуумном шлюзе штанги с затравочным кристаллом, обеспечивает такой технический эффект, как технологическую возможность перевода выращенного монокристалла в дополнительный контейнер с реализацией таких технологических процессов, как отжиг и остывание монокристалла в соответствующих температурных полях контейнера без ущерба его качеству с одновременным освобождением от выращенного монокристалла зоны отжига и остывания монокристалла в печи.

Выполнение двойного вакуумного шлюза разъемным с возможностью замены контейнера с выращенным монокристаллом на другой взаимозаменяемый контейнер с затравочным кристаллом на штанге, а также с возможностью сохранения в нем соответствующих температурных полей печи и состава контролируемой атмосферы, обеспечивает такой технический эффект, как разделение в пространстве и времени двух необходимых технологических процессов - непосредственную кристаллизацию из расплава и отжига монокристалла с его остыванием, которые, ранее, реализовывались в одном технологическом пространстве. Указанный технический эффект и обеспечивает решение поставленной задачи - повышение экономической эффективности технологического процесса выращивания тугоплавких монокристаллов без ущерба их качеству за счет практического удвоения производительности установки.

Выполнение взаимозаменяемых контейнеров в виде единого моноблока карусельного типа с центральной вертикальной осью вращения с возможностью поочередного сообщения контейнеров с зоной отжига и охлаждения монокристалла в печи обеспечивает такой технический эффект, как конструктивное упрощение и снижение теплопотерь в самих средствах поддержания соответствующих температурных полей в дополнительных контейнерах, что особенно эффективно при выращивании монокристаллов одного размера, когда теплоноситель нижних теплообменных секций более горячих дополнительных контейнеров подается последовательно в верхние соответствующие секции более остывших контейнеров. Расчеты показывают, что, в итоге, возможно получение окончания теплового баланса не в виде градирни, а в виде комнатного теплообменника с принудительным воздушным охлаждением, с температурой рабочего тела на выходе не выше примерно 30°С.

На фиг.1 и фиг.2 представлена схема установки и ее отдельных элементов для получения монокристаллов 1 методом вытягивания вниз. Установка включает следующие агрегаты и блоки - средство 2 подачи порошкообразного сырья 3; шахтную многозонную вакуумную печь 4 с контролируемой атмосферой; средство 5 поддержания соответствующего температурного градиента в печи 4; приемную подложку 6, установленную соосно с тиглем 7 с расплавом 8, поступающим в тигель 7, например, в виде капель 8А с приемной подложки 6 - дно тигля 7 перфорировано; затравочный кристалл 9, установленный на штанге 10 с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения; средство откачки летучих примесей (не показано), средство «выпаривания» летучих примесей в зоне 11 печи 4 (не показано), размещенное над тиглем 7; зону 12 отжига и охлаждения монокристалла 1 в печи 4, расположенную ниже фронта кристаллизации, примыкающего к нижнему торцу тигля 7 с перфорированным дном; контейнер 13, контактирующий своим верхним торцом с зоной 12 отжига и охлаждения монокристалла 1 в печи 4; разъемный двойной вакуумный шлюз 14, который сообщает контейнер 13 с зоной 12 отжига и охлаждения монокристалла 1 печи 4; съемную крышку 15 на нижнем торце контейнера 13; средство 16 поддержания в контейнере 13 соответствующего температурного градиентного поля и средство поддержания состава контролируемой атмосферы печи 4 (не показано). При этом разъемный двойной вакуумный шлюз 14 выполнен с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения в нем штанги 10 с затравочным кристаллом 9, а также с возможностью замены контейнера 13 с выращенным монокристаллом 1 на другой взаимозаменяемый контейнер 13А (смотри фиг.2) с затравочным кристаллом 9А на штанге 10А. При этом на фиг.2 приведен вариант исполнения установки для выращивания монокристаллов 1А при условии взаимозаменяемости контейнеров 13А, смонтированных в моноблок 17 карусельного типа с центральным приводным валом 18, с возможностью их поочередного сообщения с зоной 12 отжига и охлаждения монокристалла 1 в печи 4.

Выращивание монокристаллов осуществляется следующим способом. Средствами 5, например, резистивными нагревателями, поддержания соответствующего температурного градиентного поля разогревают многозонную шахтную вакуумную печь 4 с контролируемой атмосферой. При этом приемную подложку 6, выполненную, например, в виде «зонтика» со стороны тигля 7, зону выпаривания примесей 11 печи 4 и сам тигель 7 (за исключением плоскости фронта кристаллизации) разогревают до температуры, большей температуры плавления сырья 3. Во фронте кристаллизации область расплава 8, прилегающую к тиглю 7, разогревают до температуры чуть большей температуры плавления сырья 3, а область расплава 8, прилегающую к кристаллизирующемуся монокристаллу 1, до температуры чуть меньшей температуры плавления сырья 3. Из внешнего средства 2 подачи порошкообразного сырья 3 на разогретую поверхность приемной подложки 6 подают порошкообразное сырье 3, которое, плавясь, скатывается с поверхности приемной подложки 6 в виде капель расплава 8А. Под действием силы тяжести Земли капли расплава 8А, пролетая зону 11 выпаривания летучих примесей, попадают в тигель 7, при этом количество расплава 8 в тигле 7 строго контролируется. Осуществляют затравливание и разращивание монокристалла 1 до требуемого размера по диаметру, подавая вначале вертикально вверх и вращая штангу 10 с затравочным кристаллом 9, а после затравки монокристалла 1 - вниз. Рост монокристалла 1 реализуется удержанием расплава 8 между тиглем 7 и затравочным кристаллом 9 за счет сил смачивания расплавом 8 тигля 7 и сил поверхностного натяжения расплава 8, вытекающего из перфорированного дна тигля 7. После достижения выращиваемым монокристаллом 1 требуемого размера подачу сырья 3 в печь 4 прекращают и производят отрыв фронта кристаллизации монокристалла 1 от дна тигля 7. Двойной вакуумный шлюз 14 открывают и на увеличенной скорости монокристалл 1 на штанге 10 перемещают в контейнер 13, вертикальный температурный градиент и температурное поле в котором предварительно доводят средствами 16 до соответствия температурному полю и температурному градиенту в зоне 12 отжига и остывания монокристалла 1 в печи 4. После чего двойной вакуумный шлюз 14 закрывают. Время, в течение которого двойной вакуумный шлюз 14 остается открытым, должно быть минимально возможным и, например, для монокристалла массой около 30 кг и диаметром 150 мм не должно превышать 6 секунд (расчетная величина) без учета удвоенного времени срабатывания двойного вакуумного шлюза 14.

В контейнере 13 осуществляют процесс остывания монокристалла 1, совмещенный с процессом его отжига, с требуемой скоростью и вертикальным градиентным полем температур, поддерживаемым средствами 16 контейнера 13.

После перекрытия двойного вакуумного шлюза 14 контейнер 13 отделяют от печи 4 по горизонтальной плоскости разъема двойного вакуумного шлюза 14 и, сохраняя печь 4 герметичной, к ее нижнему торцу подстыковывают другой взаимозаменяемый контейнер 13А со штангой 10А и затравочным кристаллом 9А. После чего процесс выращивания нового монокристалла 1А повторяют вновь, при этом предыдущий монокристалл 1 продолжают остужать по требуемой программе, тем самым обеспечивая повышение производительности установки в целом.

При автоматизации процесса выращивания монокристаллов процесс замены контейнеров 13А допустимо осуществлять путем вращения центрального вала 18 моноблока 17 и периодического изъятия ранее выращенных и остуженных монокристаллов 1 из контейнеров 13А через их съемную крышку 15. При этом максимальная экономическая эффективность процесса будет реализовываться в условиях, когда время остывания выращенного монокристалла будет совпадать с временем проворота моноблока на 360°.

1. Установка для получения монокристаллов методом вытягивания вниз, включающая средство подачи порошкообразного сырья, шахтную многозонную вакуумную печь с контролируемой атмосферой и средство поддержания соответствующего температурного градиентного поля в ней, установленный в печи тигель для приема расплавленного сырья, затравочный кристалл, установленный на штанге с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения, средство откачки летучих примесей, а также зону отжига и охлаждения монокристалла в печи, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит контейнер, контактирующий с зоной отжига и охлаждения монокристалла в печи с возможностью сообщения с ней посредством разъемного двойного вакуумного шлюза, который размещен на его верхнем торце, а нижний торец контейнера выполнен в виде съемной крышки, при этом контейнер оснащен средствами поддержания в нем соответствующего температурного градиентного поля и состава контролируемой атмосферы печи, а разъемный двойной вакуумный шлюз выполнен с возможностью вращения и возвратно-поступательного вертикального перемещения в нем штанги, а также с возможностью замены контейнера с выращенным монокристаллом на другой взаимозаменяемый контейнер с затравочным кристаллом на штанге.

2. Установка для выращивания монокристаллов по п.1, отличающаяся тем, что взаимозаменяемые контейнеры смонтированы в моноблок карусельного типа с центральной вертикальной осью вращения, при этом моноблок установлен с возможностью поочередного сообщения контейнеров с зоной отжига и охлаждения монокристалла в печи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из расплава в температурном градиенте с использованием устройства для передвижения расплава и кристалла. .

Изобретение относится к механизмам для вращения и передвижения в установках для выращивания монокристаллов полупроводников по методу Чохральского. .

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов и может быть использовано при выращивании монокристаллов кремния по методу Чохральского. .

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для получения крупногабаритных монокристаллов кремния методом Чохральского. .

Изобретение относится к области выращивания кристаллов и может быть использовано в ростовых установках с гибкой подвеской затравки для предотвращения раскачки монокристалла.

Изобретение относится к области получения полупроводников. .

Изобретение относится к электроприводу установки для выращивания монокристаллов по способу Чохральского, содержащим механизм вращения штока, электродвигатель, соединенный с червяком червячной пары, червячное колесо которой охватывает выходной вал механизма вращения штока, механизм поступательного движения штока, включающий электродвигатель, червячную пару, червячное колесо которой одновременно является гайкой винтовой пары, ходовой винт которой передает поступательное движение штоку.

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов, а более конкретно к устройствам для выращивания монокристаллов из расплава,и обеспечивает увеличение стабильности скорости перемещения кристаллодержателя при, стях вытягивания кристаллов порядка 0.1-Ю ММ /Ч.

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов, а именно к установке для выращивания монокристаллов тугоплавких окислов из расплава, и обеспечивает повышение качества кристалла за счет уменьшения механических нарушений.

Изобретение относится к технологии высокотемпературной кристаллизации из расплава и может быть использовано для получения крупных монокристаллов оксидов металлов.

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов Cd1-xZnxTe (CZT), где 0 x 1 из расплава

Изобретение может быть использовано в медицинских томографах, при неразрушающем контроле в промышленности, для обеспечения безопасности при осмотре личного имущества, в физике высоких энергий. Сцинтиллятор для детектирования нейтронов содержит кристалл фторида металла из ряда, включающего LiCaAlF6, LiSrAlF6, LiYF4, служащий в качестве матрицы, в котором содержание атомов 6Li в единице объема (атом/нм3) от 1,1 до 20. Кристалл имеет эффективный атомный номер от 10 до 40 и содержит, по меньшей мере, один вид лантаноида, выбранного из группы, состоящей из церия, празеодима и европия. Нейтронный детектор содержит указанный сцинтиллятор и фотодетектор. Для получения кристалла фторида металла расплавляют смесь, составленную из фторида лития, фторида указанного металла, имеющего валентность 2 или выше, и фторида лантаноида, и выращивают монокристалл из расплава. Сцинтиллятор по изобретению имеет высокую чувствительность к нейтронному излучению и пониженный фоновый шум, связанный с γ-лучами. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к установке для электромагнитного литья кремния, используемой при изготовлении кремниевых полупроводниковых слитков для кремниевых подложек, применяемых преимущественно в фотоэлементах. Установка включает печной сосуд 100, токопроводящий тигель 200, установленный внутри печного сосуда 100, а также элемент индукционной катушки 300, расположенный вокруг внешней поверхности токопроводящего тигля 200, причем установка выполнена с возможностью поддержания постоянного давления внутри печного сосуда с использованием инертного газа и с возможностью перемещения токопроводящего тигля 200 вниз вдоль центральной линии печного сосуда 100 и расплавления кремния за счет индукционного нагрева, создаваемого напряжением на клеммах, подаваемым на элемент индукционной катушки 300, с получением расплавленного кремния и с возможностью дальнейшего отверждения расплавленного кремния, при этом элемент индукционной катушки 300 содержит множество индукционных катушек 310, 320 с разной индукционной частотой, расположенных одна над другой, самая нижняя из которых имеет высокую индукционную частоту, обеспечивающую возможность поддерживания перемешивания расплавленного кремния на низком уровне и статического состояния расплавленного кремния, что приводит к уменьшению кристаллических дефектов в получаемом слитке кремния. Изобретение позволяет точно и легко изготавливать кремниевые слитки высокого качества. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 пр.

Изобретение относится к технологии получения оксидного материала, имеющего структуру лангаситного типа, который является перспективным материалом для пьезоэлектрических устройств, используемым в области высоких температур. Оксидный материал имеет состав и , где АЕ представляет собой элемент, выбранный из группы, состоящей из Mg, Са, Sr и Ва, которые представляют собой элементы - щелочноземельные металлы, и 0≤Х≤3; и содержащий, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Ir, Pt, Au и Rh, в качестве элемента-добавки. Изобретение позволяет получать оксидный материал, имеющий структуру лангаситного типа, имеющий желаемую форму, вне зависимости от формы или материала тигля. Путем добавления в качестве элемента-добавки, по меньшей мере, одного элемента, выбранного из группы, состоящей из Ir, Pt, Au и Rh, к сырьевому материалу, который представляет собой композицию, используемую для получения желаемого оксидного материала, является возможным регулировать смачиваемость между матричной частью у донной части тигля и расплавом сырьевого материала, таким образом, осуществляя стабильное получение оксидного материала, контролируя при этом смачивание и распределение расплава сырьевого материала, вытекшего через отверстие тигля. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к выращиванию монокристаллов тербий-скандий-алюминиевого граната и может быть использовано в магнитной микроэлектронике для сцинтилляторной и лазерной техники, в частности для создания изоляторов Фарадея для лазерного излучения высокой средней по времени мощности и высокой энергии в импульсе. Монокристаллы граната получают методом Чохральского путем расплавления исходной шихты, включающей кальцийсодержащую добавку, в качестве которой используют оксид или карбонат кальция, и выращивания монокристалла из расплава на ориентированную затравку диаметром 2-8 мм при скорости вращения кристалла 2-10 об/мин с последующим его отжигом в атмосфере водорода при 850-950°C порядка 5 ч до исчезновения оранжевой окраски, при этом вытягивание кристаллов на ориентированную затравку осуществляют со скоростью 0,5-2 мм/ч, а в качестве исходной шихты используют смесь оксидов тербия, скандия и алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид тербия - 65,85-66,98, оксид алюминия - 17,96-23,14, оксид скандия - 9,88-16,19. После выращивания осуществляют отжиг кристалла в атмосфере водорода при 850-950°C в течение порядка 5 ч до исчезновения оранжевой окраски. Изобретение позволяет получать оптически прозрачные бесцветные монокристаллы граната, из которых изготавливают магнитооптические элементы диаметром более 30 мм с коэффициентом поглощения 0,8·10-3 см-1, постоянной Верде 46-48 рад/(м·Тл) на длине волны 1064 нм, порогом пробоя среды не хуже 5 Дж/см2 при 10 Гц на длине волны 1064 нм. 1 пр.
Наверх