Способ выращивания монокристаллов германия


 


Владельцы патента RU 2566423:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" (RU)

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов германия из расплава в форме диска и может быть использовано для изготовления объективов в устройствах обнаружения инфракрасного излучения. До начала процесса выращивания расплав германия выдерживают в тигле при температуре плавления в течение 1-2 ч. Затем осуществляют выращивание монокристаллов германия в кристаллографических направлениях [111] или [100] при переохлаждении на фронте кристаллизации в пределах 0,5-1,0 К, скорости радиального разращивания не более 0,5 мм/мин и температурном градиенте у фронта кристаллизации в пределах 3,0÷10,0 К/см. Изобретение позволяет получать монокристаллы германия с минимальным рассеянием принимаемого инфракрасного излучения не более 1,0-2,0% от мощности принимаемого сигнала.

 

Изобретение относится к способам выращивания монокристаллов германия из расплава и может быть использовано для выращивания монокристаллов германия в форме дисков, применяемых для изготовления оптических устройств.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ выращивания монокристаллов германия в форме диска для изготовления деталей ИК оптики, RU 2493297 С1 27.02.2012.

Согласно этому способу монокристалл выращивают на затравку в кристаллографическом направлении [111] после выдержки при температуре плавления в течение 1-2 ч. В способе применяется температурный градиент у фронта кристаллизации в пределах от 3,0 до 10,0 К/см. Способ позволяет вырастить необходимые монокристаллы, но не обеспечивает минимального уровня рассеяния лучистой энергии в связи с появлением в кристаллах на интенсивном скоростном режиме повышенной плотности дислокаций, скоплений дислокаций и участков поликристаллизации. А такие дефекты увеличивают рассеяние принимаемой лучистой энергии, что существенно снижает точность приема сигнала. Напоминающий этот способ был разработан на Запорожском титано-магниевом комбинате. Он реализовался на скоростях радиального разращивания монокристаллов на уровнях от 1,5 до 5,0 мм/мин при высоком переохлаждении расплава в области фронта кристаллизации и приводил к выращиванию монокристаллов с рассеянием до 10,0-12,0%, что значительно ухудшало действие систем приема излучения.

Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка способа выращивания монокристаллов без скоплений дислокаций и поликристаллических участков и соответственно с величиной рассеиваемого инфракрасного излучения в пределах 1,0-2,0%.

Технический результат достигается за счет того, что для выращивания монокристаллов германия в форме диска с показателем рассеяния не более 1,0-2,0%, применяемых для изготовления объективов в устройствах регистрации инфракрасного излучения, монокристаллы выращиваются при переохлаждении на фронте кристаллизации в пределах 0,5-1,0 К и скорости радиального разращивания не более 0,5 мм/мин и температурном градиенте у фронта кристаллизации в пределах 3,0÷10,0 К/см.

При выращивании монокристаллов германия устанавливаются специальные тепловой и гидродинамический режимы (определенные температурные градиенты, скорости вытягивания из расплава и вращения кристаллов), обеспечивающие устойчивость плоского фронта кристаллизации, предотвращающего появление дислокаций.

Существенными отличиями заявляемого изобретения от прототипа, позволяющими достичь заявляемого технического результата, являются обеспечение за счет определенного размещения тигля, нагревателя и экранов и снижения мощности нагревателя в период затравления создания уровня переохлаждения на фронте кристаллизации не более 0,5-1,0 К, что ограничивает скорость радиального разращивания монокристалла величиной не более 0,5 мм/мин. При таком режиме с помощью регулировки мощности нагревателя обеспечивается уровень переохлаждения в районе фронта кристаллизации в пределах от 0,5 до 1.0 К. Затем в процессе выращивания монокристалла германия в кристаллографическом направлении [111] (или [100]) обеспечивается поддержание скорости разращивания в радиальном направлении не более 0,5 мм/ мин и температурного градиента у фронта кристаллизации в пределах (3,0-10,0) К/см, что обеспечивает выращивание монокристаллов с рассеянием принимаемого инфракрасного излучения на уровне не более 1,0-2,0% от общей мощности излучения.

Сущность изобретения

До начала процесса выращивания монокристалла германия расплав выдерживается в тигле при температуре плавления в течение 1-2 часов. Затем в процессе выращивания монокристалла германия в кристаллографическом направлении [111] (или [100]) обеспечивается поддержание скорости разращивания в радиальном направлении не более 0,5 мм/мин и температурного градиента у фронта кристаллизации в пределах 3,0÷10,0 К/см, что обеспечивает выращивание монокристаллов с рассеянием принимаемого инфракрасного излучения на уровне не более 1,0-2,0% от общей мощности излучения и плотности дислокаций в монокристаллах 2*103-2*104 на 1 см2 (см. таблицу 1).

Промышленная применимость

Способ может применяться в организациях, имеющих оборудование для роста монокристаллов и их обработки. В частности, такой организацией является Межвузовская лаборатория кристаллизации Тверского государственного университета.

Способ выращивания монокристаллов германия в форме диска с показателем рассеяния не более 1,0-2,0%, применяемых для изготовления объективов в устройствах регистрации инфракрасного излучения, отличающийся тем, что монокристаллы выращиваются при переохлаждении на фронте кристаллизации в пределах 0,5-1,0 К, скорости радиального разращивания не более 0,5 мм/мин и температурном градиенте у фронта кристаллизации в пределах 3,0÷10,0 К/см.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к материалу для офтальмологического устройства, содержащему: а) УФ/вид. абсорбент Формулы А или Формулы В: где R1=H, СН3, СН2СН3 или СН2ОН; R2=C1-C4 алкил или C1-C4 алкокси; R3=H, СН3, CH3O, F, Cl, Br, I или CF3; где Х=С3-С4 алкенил, С3-С4 алкил, CH2CH2CH2SCH2CH2 или CH2CH2CH2SCH2CH2CH2; Y=отсутствует, если Х=С3-С4 алкенил, в другом случае Y=-O-С(=O)-C(R1)=СН2, -O-C(=O)NHCH2CH2OC(=O)-C(R1)=СН2 или -O-C(=O)NHC(CH3)2(С6Н4)С(СН3)=СН2; R1=H, СН3, СН2СН3 или СН2ОН; R2=C1-C4 алкил; и R3=H, СН3, CH3O, F, Cl, Br, I или CF3; и b) хромофор синего света; и c) полимерный материал, формирующий устройство, где УФ/вид.

Изобретение относится к применяемым в офтальмологии композициям силикон-гидрогеля и нереакционноспособных гидрофильных полимеров. Предложена композиция для получения офтальмологического раствора или устройства, содержащая силикон-гидрогель и нереакционноспособный гидрофильный полимер с полидисперсностью 1,5 или менее, в котором содержащийся в главной цепи гидрофильный сегмент получен из виниллактонов, гидрофильных (мет)акрилатов или (мет)акриламидов, со степенью полимеризации 300-10000, линейный силиконовый сегмент, содержащий полидиалкилсилоксан, содержит 6-20 силоксильных звеньев и находится по меньшей мере на одном конце нереакционноспособного гидрофильного полимера; при этом нереакционноспособный гидрофильный полимер ассоциирован через линейный силиконовый блок с силикон-гидрогелем.

Изобретение относится к области производства контактных линз и касается способа получения термохромных контактных линз. При осуществлении способа формируют реакционную смесь, которая включает в себя полимеризируемый мономер, фотоинициатор и термохромное соединение.

Изобретение относится к регулируемому хромофору, содержащему соединение формулы В-Х. Причем В представляет собой основное хромофорное соединение и X представляет собой регулируемый химический фрагмент, который образует остаточный химический фрагмент (С) при воздействии заданного электромагнитного излучения, в результате чего образуется соединение В-С.
Изобретение относится к композиционным материалам, поглощающим инфракрасное излучение в ближней инфракрасной области, и может быть использовано, например, в оптических фильтрах и специальных панелях сложной формы.

Плоская линза из лейкосапфира с фокусом необыкновенных лучей изготовлена из заготовки, полученной путем высокотемпературной пластической деформации пластинки из Z-среза кристалла Al2O3, ось симметрии которой совпадает с направлением оси симметрии пуансона, имеющего рабочую поверхность в сечении, описываемую полиномом четвертой степени y=ΣKаkxk, где y, х - координаты сечения с центром на оси симметрии, аk - коэффициенты, характеризующие фокусное расстояние и толщину линзы, при k=1…4.

Изобретение относится к прозрачным силикон-гидрогелям. Предложен силикон-гидрогель, полученный полимеризацией смеси мономеров, содержащей (a) 30-98% вес.

Изобретение относится к фокусирующей лазерный луч головке для лазерной резки, способу и установке лазерной резки металлической детали. Фокусирующая головка содержит коллимирующую линзу (13) и фокусирующую линзу (14).

Изобретение относится к области оптических нанотехнологий, оптического приборостроения, ракетной, космической, лазерной оптики, квантовой и оптической наноэлектроники, полезно для дисплейной, телевизионной и медицинской техники.

Изобретение относится к способу образования прозрачного легированного слоя, содержащего оксид цинка, на полимерной подложке для оптоэлектронных устройств и прозрачному легированному слою.

Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов и может быть использовано при выращивании монокристаллических дисков из тугоплавких металлов и сплавов на их основе методом бестигельной зонной плавки (БЗП) с электронно-лучевым нагревом.
Изобретение относится к области получения карбида кремния, используемого в полупроводниковой промышленности для радиопоглощающих покрытий, термосопротивлений, диодов, светодиодов, солнечных элементов и силовых вентилей для использования при повышенных температурах.

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов германия в форме диска из расплава и может быть использовано для изготовления объективов в устройствах регистрации инфракрасного излучения.

Изобретение относится к керамике, в частности к технологии производства монокристаллического сапфира. .

Изобретение относится к технологии получения керамических материалов, в частности монокристаллического сапфира в виде слитков или пластин, которые могут быть использованы при производстве светодиодов.

Изобретение относится к области выращивания из расплава поликристаллических слоев кремния и может найти применение в производстве солнечных элементов (фотопреобразователей).

Изобретение относится к области выращивания из расплава поликристаллических слоев кремния и может найти применение в производстве солнечных элементов (фотопреобразователей).

Изобретение относится к области выращивания из расплава поликристаллических слоев кремния и может найти применение в производстве солнечных элементов (фотопреобразователей).

Изобретение относится к выращиванию искусственных кристаллов (ZnO, SiO2, СаСО3, Al2О3). .
Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов германия из расплава методом Чохральского для изготовления оптических и акустооптических элементов инфракрасного диапазона длин волн, применяемых в качестве материала для детекторов ионизирующих излучений и для изготовления подложек фотоэлектрических преобразователей.
Наверх