Выращивание монокристаллов зонной плавкой, очистка зонной плавкой: .механизмы для перемещения загрузки или нагревателя – C30B 13/32

Изобретение относится к области выращивания высококачественных, чистых монокристаллических материалов, прежде всего - полупроводниковых и может быть использовано, в частности, при получении бездислокационных монокристаллов кремния разного диаметра и длины методом бестигельной зонной плавки. Узел крепления нагретого тела на штоке 4 в герметичной камере включает держатель 1 нагретого тела и расположенный между ним и штоком 4 теплопередающий стержень 3, на верхнем торце 7 которого закреплен держатель 1 нагретого тела, при этом узел дополнительно содержит наружную теплопроводящую трубу 2, внутри которой с зазором коаксиально расположен стержень 3 с держателем 1 нагретого тела, причем верхний торец 5 наружной трубы 2 расположен ниже держателя 1, а нижний торец 6 соединен со штоком 4, кроме того, внутри наружной теплопроводящей трубы 2 закреплена заглушка 9, на которой сверху закреплен нижний торец 8 стержня 3. Узел также может содержать дополнительную внутреннюю теплопроводящую трубу, вставленную коаксиально с зазором в наружную теплопроводящую трубу, причем внутренняя теплопроводящая труба короче внешней, трубы соединены между собой по верхним торцам, образуя в плоскости осевого сечения меандр. Узел также может содержать несколько дополнительных внутренних теплопроводящих труб, вставленных с зазором коаксиально одна в другую, соединенных между собой попарно, образуя в плоскости осевого сечения меандр, при этом внутренние трубы короче наружной, а заглушка закреплена на нижнем торце ближайшей к стержню внутренней трубе. Технический результат изобретения заключается в максимальном снижении тепловых нагрузок на шток путем уменьшения отвода тепла в аксиальном направлении, за счет увеличения теплового сопротивления между нагретым телом и штоком и излучения части тепла в окружающее пространство с поверхностей теплопередающих элементов, что позволяет увеличить срок бесперебойной работы установки с герметичной технологической камерой за счет повышения надежности работы уплотнений ввода движений штоков при минимальных размерах технологической камеры. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области выращивания высококачественных чистых монокристаллических материалов, прежде всего полупроводниковых, и может быть использовано, в частности, в установках для получения бездислокационных монокристаллов кремния разного диаметра и длины методами бестигельной зонной плавки (БЗП), Чохральского и другими. Узел крепления нагретого тела на штоке 1 в герметичной камере, включающий держатель 2 нагретого тела и теплопередающую втулку 3 для осесимметричного крепления держателя 2 на штоке 1, дополнительно содержит последовательно закрепленные на верхнем торце втулки 3, по меньшей мере, три параллельных друг другу и перпендикулярных оси втулки диска, нечетные 5, 7 из которых имеют расположенные по одной окружности дугообразные вырезы, а четный диск 6 - радиальные, в форме овальных или прямоугольных секторов вырезы, образующие ламели, количество которых в два раза больше числа вырезов на нечетных дисках, при этом диски взаимно расположены так, что против каждого выреза нечетного диска расположены две ламели четного диска, кроме того, диски скреплены попарно между собой, по меньшей мере, тремя расположенными равномерно по окружности перемычками, причем перемычки между последовательными парами дисков смещены относительно друг друга в угловом направлении. Ламели четного диска могут иметь конусную форму. Технический результат заключается в максимальном снижении тепловых нагрузок на шток путем уменьшения отвода тепла в аксиальном направлении за счет увеличения теплового сопротивления между нагретым телом и штоком и излучения большей части тепла в окружающее пространство с поверхности теплопередающих элементов, что обеспечивает увеличение срока бесперебойной работы установок с герметичными технологическими камерами за счет повышения надежности работы уплотнений ввода движений штоков. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к выращиванию плоских кристаллов из тугоплавкого металла электронно-лучевой зонной плавкой и устройству для его реализации. Способ включает размещение затравочного кристалла, установление на нем обрабатываемого металла, приложение разности потенциалов между источником электронов и обрабатываемым металлом, установление рабочего значения тока накала для создания равномерной зоны плавления и зонный переплав. При этом в устройстве используют плоский затравочный кристалл, приваривают его к нижнему держателю. Затем обрабатываемый тугоплавкий металл приваривают к затравочному кристаллу и верхнему держателю. Зонный переплав ведут путем воздействия электронным лучом на область контакта между плоским затравочным кристаллом и обрабатываемым металлом с одновременным перемещением источника электронов снизу вверх по всей высоте и с формированием электронного луча путем фокусирования электронного пучка криволинейной формы с помощью четырех пластинчатых электростатических экранов. Два из них устанавливают перпендикулярно обрабатываемому металлу и располагают с обоих его боковых торцов и два - параллельно фронтальным плоскостям обрабатываемого металла до получения плоского кристалла заданных кристаллографических параметров. Техническим результатом является получение плоских кристаллов с заданной ориентацией оси роста, повышение кристаллографического качества и увеличение выхода годных плоских кристаллов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройству электронно-лучевой зонной плавки тугоплавких и переходных металлов для выращивания монокристаллов. Устройство содержит вакуумную охлаждаемую камеру и электронную пушку с двумя фокусирующими электродами. Нижний электрод выполнен в виде диска с центральным отверстием для установки обрабатываемого металла. Фокусирующие электроды соединены между собой, по меньшей мере, одной стойкой, прикрепленной к их наружным боковым поверхностям. Верхний электрод выполнен в виде соосно установленной диску втулки с обращенным к нижнему электроду П-образным кольцевым пазом, в котором установлен нитевидный кольцевой катод. Катод расположен на прямой, соединяющей верхнюю внутреннюю кромку диска и нижнюю внутреннюю кромку П-образного паза втулки, на расстоянии от указанных кромок, определяемом соотношением а:в=6,5÷7,5, где а - расстояние от оси нитевидного катода до нижнего электрода, в - расстояние от оси нитевидного катода до нижней кромки верхнего электрода. Техническим результатом является повышение кристаллографического качества и увеличение выхода годных монокристаллов. 1 ил.

Изобретение относится к устройству электронно-лучевой зонной плавки тугоплавких и переходных металлов и сплавов для выращивания монокристаллов. Оно содержит вакуумную охлаждаемую плавильную камеру и электронную пушку с фокусирующими электродами. Нижний электрод выполнен в виде держателя, представляющего собой диск с центральным отверстием для установки обрабатываемого металла. Электроды соединены между собой металлическими стойками. Верхний электрод выполнен в виде соосного диску кольца и с обращенной к нижнему электроду П-образной кольцевой канавкой, выполненной на торцевой поверхности кольца, в которой установлен нитевидный кольцевой катод. Катод расположен в канавке на прямой, соединяющей верхнюю кромку центрального отверстия диска нижнего фокусирующего электрода и нижнюю кромку охватываемой катодом поверхности канавки. Боковые поверхности канавки от уровня плоскости катода в сторону нижнего фокусирующего электрода выполнены в виде расходящихся конусов. При этом охватываемая катодом поверхность образована двумя конусами, угол наклона к плоскости катода образующей первого от катода конуса равен 130-140°, второго конуса 94-97°, угол наклона поверхности канавки, которая охватывает катод, составляет 100-110°. Техническим результатом является повышение кристаллографического качества и увеличение выхода годных монокристаллов. 1 ил.

Изобретение относится к способу управления электронно-лучевой зонной плавкой и устройству для определения рабочего значения тока накала и может быть использовано при выращивании монокристаллов переходных и тугоплавких металлов и их сплавов и их вакуумном рафинировании. Способ включает разогрев источника электронов током накала, приложение разности потенциалов между источником электронов и держателем обрабатываемого материала, расплавление последнего при регулировании мощности потока электронов путем изменения разности потенциалов между источником электронов и держателем обрабатываемого материала. Рабочее значение тока накала, соответствующее максимальной равномерности зоны оплавления, определяют путем оплавления поверхности технологического анода за счет приложения разности потенциалов между ним и источником электронов до возникновения видимых следов оплавления и изменения тока накала. Затем поддерживают установленное рабочее значение тока накала постоянным и регулирование мощности потока электронов в процессе плавки осуществляют при постоянном рабочем значении тока накала. В устройстве технологический анод выполнен в виде трубы из нержавеющей стали, диаметр которой соответствует диаметру обрабатываемого металла. В результате использования изобретения достигается повышение кристаллографического качества и увеличение выхода годных монокристаллов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к области металлургии черных и цветных металлов и может быть использована при выращивании монокристаллов и вакуумном рафинировании различных материалов с помощью электронно-лучевой зонной плавки. Техническая задача - повышение эффективности выращивания монокристаллов металлов и сплавов с заданными геометрическими и кристаллографическими параметрами. В способе электронно-лучевой зонной плавки, заключающемся в том, что к источнику электронов прикладывают разность потенциалов между источником электронов и держателем обрабатываемого металла, воздействуют на него электронным потоком, регулируют мощность потока электронов путем изменения разности потенциалов между источником электронов и держателем обрабатываемого металла и устанавливают рабочее напряжение тока накала для создания максимальной равномерности зоны плавления. Обрабатываемый металл и затравочный кристалл помещают в вакуумную охлаждаемую плавильную камеру и приваривают к основанию держателя затравочный кристалл с известной ориентировкой оси роста, устанавливают на нем обрабатываемый металл, который подвергают очистке зонным переплавом в вакууме. Выращивание кристалла осуществляют с одновременным вращением его вокруг оси, проходящей через держатели, а источник электронов перемещают вдоль выращиваемого кристалла по всей длине обрабатываемого металла до получения монокристалла заданных кристаллографических параметров. Для реализации способа устройство содержит электронно-лучевую пушку с высоковольтным источником питания и кольцевым источником электронов, являющимся катодом, охлаждаемые фокусирующие элементы, корпус из высокотеплопроводного материала и являющийся анодом держатель обрабатываемого металла, размещенный в плавильной камере. В плавильной камере установлены механизм вращения обрабатываемого металла вокруг оси, проходящей через держатель, механизм перемещения источника электронов вдоль выращиваемого кристалла и теплозащитные кольцевые экраны. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.