Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского – C30B 15/00

Изобретение относится к области получения полупроводниковых материалов, а именно к получению монокристаллов антимонида галлия, которые используются в качестве подложечного материала в изопериодных гетероструктурах на основе тройных и четверных твердых растворов в системах Al-Ga-As-Sb и In-Ga-As-Sb, позволяющих создавать широкую гамму оптоэлектронных приборов (источников и приемников излучения на спектральный диапазон 1,3-2,5 мкм). Способ включает синтез и выращивание монокристалла методом Чохральского в атмосфере водорода на затравку, ориентированную в кристаллографическом направлении [100], при этом синтез и получение монокристалла проводят в едином технологическом процессе со скоростью протока особо чистого водорода в интервале 80-100 л/час и времени выдержки расплава на стадии синтеза при температуре 930-940°С в течение 35-40 мин. Изобретение позволяет получать совершенные крупногабаритные монокристаллы антимонида галлия диаметром 60-65 мм. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии полупроводниковых материалов и может быть использовано, например, при выращивании монокристаллов кремния методом Чохральского. Защитное покрытие на внутреннюю поверхность кварцевого тигля наносят путем обработки внутренней поверхности тигля смесью газов H₂, CO и H₂O при массовом соотношении компонентов, соответственно, 2:28:18 при температуре 1150-1200°C в течение 1 часа, после чего тигель подвергают термообработке при температуре 1150-1200°C в течение 1 часа в атмосфере воздуха до получения плотного покрытия. Изобретение позволяет получать покрытие диоксида кремния толщиной 150-200 мкм, имеющее однородную поверхность без дефектов роста на внутренней поверхности кварцевых тиглей. Кроме того, способ технологичен, прост в аппаратурном оформлении и не требует значительных затрат энергии. 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к технологии получения монокристалла алюмотербиевого граната, который может быть использован в качестве вращателя плоскости поляризации (Фарадеевский вращатель) в оптике. Монокристалл представляет собой монокристалл алюмотербиевого граната, в котором часть алюминия замещена лютецием (Lu) и который представлен следующей химической формулой:

Изобретение относится к области получения карбида кремния, используемого в полупроводниковой промышленности в качестве материала для радиопоглощающих покрытий, диодов, светодиодов, солнечных элементов и силовых вентилей. Карбид кремния получают перемещением ленты углеродной фольги в горизонтальной плоскости с подачей к ее поверхности расплавленного кремния, при этом процесс проводят в динамическом вакууме, а скорость перемещения ленты задают в пределах 0,5-3,0 м/мин, в результате чего формируются микрокристаллы полупроводникового карбида кремния кубической структуры в форме самосвязанного слоя. Эти кристаллы связываются тонкими прослойками избыточного кремния, поступающего из питателя. После извлечения ленты с выращенным слоем ее нарезают на мерные полосы, размещают их в печи и нагревают на воздухе до температуры 1050°C в течение 8 часов. В результате этой операции удаляется подложка из углеродной фольги, а прослойки кремния, связывающие кристаллы SiC, превращаются в его двуокись, электрически взаимно изолирующие эти кристаллы, что позволяет использовать подобный материал при повышенных температурах. 2 ил., 7 пр.

Изобретение относится к области выращивания из расплава профилированных кристаллов тугоплавких соединений, например лейкосапфира, рубина, алюмоиттриевого граната, по способу Степанова, которые могут быть использованы в приборо- и машиностроении, термометрии и химической промышленности. Устройство включает тигель 2 с расплавом 3, размещенный в камере роста 1, соединенной со средством подачи инертного газа, и шток 9 с затравкой 10, установленный над формообразователем 4 с выполненным в нем кольцевым питающим капилляром 5 и, по крайней мере, одним вертикальным каналом 6, расположенным в верхней части формообразователя 4, при этом тигель 2 установлен с возможностью вертикального перемещения, в верхней части формообразователя 4 параллельно торцевой поверхности выполнен сквозной канал 7, соединенный с каждым вертикальным каналом 6 формообразователя 4, при этом диаметр сквозного канала 7 составляет не менее 2,5 диаметра вертикального канала 6, а в нижней части формообразователя 4 организована открытая для расплава 3 буферная полость 8, соединенная с питающим капилляром 5. Изобретение обеспечивает получение с высоким выходом годного длинномерных кристаллов с одним или несколькими продольными каналами малого диаметра, в том числе в групповом процессе выращивания. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов парателлурита методом Чохральского, которые могут быть использованы при изготовлении поляризаторов в ближней ИК-области. Способ выращивания кристаллов парателлурита гранной формы из расплава включает наплавление порошка диоксида теллура в платиновый тигель, создание необходимого осевого распределения температуры, обеспеченного градиентом температуры 1-2 град/см над расплавом, скачком в 2-3 град на границе раздела воздух-расплав, повышением температуры на 2-3 градуса до глубины 2 см и постоянством температуры по всей оставшейся толщине расплава, нахождение равновесной температуры при касании затравочным кристаллом поверхности расплава, рост кристалла при его вращении и вытягивании с заданным изменением площади поперечного сечения с использованием системы весового автоматического контроля и нагревательной печи с четырьмя независимыми нагревательными элементами по вертикали, отрыв кристалла от расплава и охлаждение кристалла до комнатной температуры, при этом используют печь, в которой средние нагревательные элементы выполнены в виде трех одинаковых сегментов по 120 градусов каждый, а рост кристалла ведут в условиях неоднородного радиального разогрева расплава повышением на 1-2 градуса температуры в 120-градусном секторе в нижней части ростового тигля. Изобретение позволяет получить крупногабаритные кристаллы парателлурита (массой до 1,8 кг) с пониженным светорассеянием и полностью свободные от газовых включений. 2 н. п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к технологии получения высокочистых полупроводниковых материалов для электронной, электротехнической промышленности и солнечной энергетики. Один из вариантов получения кремниевых филаментов в виде прутков и/или подложек произвольного сечения из высокочистого кремния включает непрерывное литье кремния из расплава вниз на затравку через фильеру, расположенную между зоной расплава и индуктором в атмосфере кислорода, охлаждение получаемого филамента погружением в охлаждающую среду, при этом затравление осуществляют ниже плоскости фильеры, уровень охлаждающей среды устанавливают и поддерживают вблизи фронта кристаллизации, а фронт кристаллизации кремниевых прутков и/или подложек удерживают ниже плоскости фильеры на расстоянии от 0,5 до 20 мм. Техническим результатом является получение кремниевых филаментов, характеризующихся низким электрическим сопротивлением (от единиц и менее 1 Ом·см), которые поддаются разогреву при пропускании через них электрического тока промышленной частоты от источника низкого напряжения (менее 1000 В), при сохранении высокой скорости литья, а также стабильных пластических и геометрических характеристик готовой продукции. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

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 -лучами. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к выращиванию крупных кристаллов, предназначенных для использования в приборах квантовой электроники. Способ выращивания кристалла методом Киропулоса из расплава или из раствор-расплава включает рост кристалла на затравку, зафиксированную в кристаллодержателе и расположенную сверху в центральной точке поверхности расплава, разращивание кристалла в ростовом тигле при медленном снижении температуры и охлаждение выросшего кристалла, при этом по окончании ростового цикла оставшийся в тигле расплав или раствор-расплав сливают через нагретую с помощью дополнительного нагревателя трубку, расположенную в донной части тигля, а выросший кристалл, сохраняющий свое положение после окончания ростового цикла, охлаждают в тигле, освобожденном от расплава. Технический результат - предотвращение растрескивания выросшего кристалла из-за термоупругих напряжений, возникающих в момент подъема кристалла, а также деформации платинового тигля расплавом при его медленном охлаждении. Получают кристалл, например, трибората лития размером 150×130×80 мм, оптически качественная часть которого составляет 80-90% объема выросшего кристалла. 2 ил.

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов германия в форме диска из расплава и может быть использовано для изготовления объективов в устройствах регистрации инфракрасного излучения. Монокристаллы германия выращивают в кристаллографическом направлении [111] после выдержки при температуре плавления в течении 1-2 часов, при температурном градиенте у фронта кристаллизации в пределах (10,0÷18,0) К/см, обеспечивающем плотность дислокации на уровне (2·10⁵-5·10⁵) на см ². Изобретение позволяет получать монокристаллы германия со значительным увеличением площади приема сигнала за счет направленного введения в выращиваемый кристалл заданной концентрации дислокации и их превращения из стандартных дефектов кристалла в активно действующие элементы устройств инфракрасной оптики. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов германия из расплава, применяемых для изготовления оптических деталей (линзы, защитные окна) инфракрасной техники. Профилированные монокристаллы германия выращивают на затравочный кристалл из расплава с использованием формообразователя, помещенного в тигель и имеющего отверстия в месте примыкания его нижней части к днищу тигля для удаления избытка расплава, при этом сначала в формообразователь и промежуток между стенкой тигля и формообразователем помещают исходную загрузку германия и расплавляют ее, причем высота расплава в этом промежутке находится на уровне 0,85÷0,95 высоты расплава в формообразователе, далее в расплав формообразователя помещают затравочный кристалл, вращающийся с угловой скоростью в диапазоне 5÷20 об/мин, и осуществляют разращивание кристалла в радиальном направлении до тех пор, пока его диаметр не приблизится к диаметру формообразователя, затем вращение кристалла прекращают, осуществляют регулируемое снижение температуры до полной кристаллизации всего объема расплава в формообразователе с образованием его избытка и перетеканием расплава через отверстия формообразователя в промежуток между тиглем и формообразователем, после чего путем дальнейшего снижения температуры кристаллизуют весь объем расплава в промежутке между тиглем и формообразователем. Технический результат изобретения состоит в повышении выхода годной продукции за счет получения монокристаллов германия (в том числе крупногабаритных) универсальной формы без дефектов структуры, свободных от механических напряжений, и упрощении технологического процесса. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к области получения монокристаллов кремния. Способ включает предварительную установку в нижней части тигля затравки, обеспечивающей кристаллизацию конечного продукта, загрузку полости тигля сырьевой массой, состоящей из зерен песка, с обеспечением непрерывной подачи в полость тигля новых дополнительных порций сырья из сообщающегося с ней объема вспомогательного резервуара и изоляции полости тигля с формируемым в ней монокристаллом от внешней среды, и обработку сырьевой массы искусственно созданным физическим полем при постоянном вращении тигля с формируемым в его полости кристаллом вокруг его продольной оси, при давлении, величина которого не соответствует значению атмосферного, при этом в качестве исходной сырьевой массы используют частицы оксида кремния, полученные дроблением зерен песка до размера 1-8 мкм, которые содержатся в составе сформированной в полости тигля воздушной взвеси в объеме 40-60%, а в качестве искусственно созданного физического поля - вращающееся переменное магнитное поле, напряженность которого в зоне преобразования исходной сырьевой массы составляет 1×10⁵÷1×10⁷ А/м, а частота 40-70 Гц, обработку сырьевой массы осуществляют в тигле, состоящем из трех отдельных частей: верхней съемной части, являющейся резервуаром с сырьевой массой; рабочего тигля, непосредственно предназначенного для выращивания монокристаллов, полость которого сообщается с объемом резервуара; и нижней съемной части, прикрепленной к нижней части рабочего тигля, предназначенной для сбора образующихся в нем при обработке отходов - шлаков и гранул кремния, сообщающейся с его внутренним объемом через выполненные в съемной перегородке калиброванные отверстия, причем в полость рабочего тигля непрерывно подают струи сжатого воздуха под избыточным давлением 0,1-0,6 кгс/см², а вращение тигля осуществляют в течение 54-72 мин в два этапа, на первом из которых ось вращения постоянно сохраняет вертикальную ориентацию, а на втором этапе - эта ось периодически меняет свое первоначальное положение, отклоняясь от него на заранее заданный угол 5-15°, при этом тигель выполняет функцию замыкающего соединительного звена для системы, генерирующей переменные магнитные поля. Изобретение позволяет получать монокристаллы столбчатой формы из дешевого материала - обыкновенного песка, не требующего дополнительных подготовительных операций, связанных с его очисткой или обогащением. Показатель выхода конечного продукта имеет высокое значение (до 50% от объема исходного сырья). 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов литий-магниевого молибдата Li₂Mg₂(MoO ₄)₃. Способ включает расплав литий-магниевого молибдата в расплаве растворителя, кристаллизацию при охлаждении расплава и охлаждение выращенных кристаллов, при этом в качестве растворителя используют молибдат лития Li₂MoO ₄ при мольном соотношении литий-магниевого молибдата и молибдата лития Li₂MoO₄, равном 2:3, соответственно, кристаллизацию ведут на вращающуюся затравку со скоростью 35 об/мин, ориентированную по направлению [010], скорости вытягивания затравки от 1 до 3 мм/сутки с одновременным охлаждением расплава со скоростью от 0,2 до 5 град/сутки и последующим отделением выращенных кристаллов от расплава и их охлаждением со скоростью 30 град/час. Предлагаемый способ позволяет получать оптически однородные кристаллы литий-магниевого молибдата, Li₂ Mg₂(MoO₄)₃, не содержащих включений, блоков и трещин, размерами 25×45 мм. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области выращивания из расплава нелегированных кристаллов вольфрамата натрия-висмута NaBi(WO ₄)₂, являющегося перспективным материалом для Черепковских детекторов. Выращивание кристаллов осуществляют методом Чохральского в воздушной атмосфере со скоростью вытягивания 4-5 мм/час и скоростью вращения кристалла 15-19 мин^-1 . Способ позволяет получать кристаллы, прозрачные в видимом диапазоне начиная с длины волны 352 нм. 3 ил., 4 пр.

Изобретение относится к области получения полупроводниковых материалов, а именно к получению монокристаллов антимонида индия, которые широко используются в различных фотоприемных устройствах, работающих в ИК-области спектра. Для получения крупноблочных монокристаллов антимонида индия, ориентированных в кристаллографическом направлении [100], проводят синтез и получение поликристаллического крупноблочного слитка в совмещенном процессе по методу Чохральского с добавлением избытка сурьмы сверх стехиометрического 3,0-3,5 ат.%, после чего производят выращивание монокристалла также по методу Чохральского с использованием затравочного кристалла, ориентированного в кристаллографическом направлении [100], при поддержании осевых температурных градиентов на фронте кристаллизации равными 35-40 град/см. Изобретение позволяет улучшить структуру кристаллов с одновременным увеличением их диаметра до 70,2 мм, увеличить выход годных пластин при резке слитков за счет направления выращивания [100], уменьшить материалоемкость процесса за счет снижения доли нестехиометрического материала и снизить энерго- и трудозатраты за счет использования совмещенного процесса синтеза, очистки и выращивания поликристаллического слитка. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к технологии производства поверхностного покрытия для тиглей, предназначенных для приведения в контакт с жидкими материалами при высокой температуре, такими как жидкий кремний, с целью их затвердевания, например, в форме цилиндров. Способ получения пористого, неприлипающего покрытия, образованного из частиц карбида кремния, по меньшей мере, частично покрытых нанометровым слоем диоксида кремния, на поверхности внутренних стенок тигля, включает, по меньшей мере, следующие стадии: получение жидкой среды, содержащей, по меньшей мере, одну дисперсию частиц карбида кремния, осаждение указанной среды на поверхность внутренних стенок обрабатываемого тигля для получения при сушке нанесенной композиции пленки, образованной, по меньшей мере, из частиц карбида кремния, и термическую обработку при температуре в диапазоне от 500°С до 1050°С в окислительной атмосфере в течение от 1 до 5 часов. Полученное пористое покрытие при контакте с жидким кремнием обладает достаточной механической прочностью и предотвращает слипание затвердевшего вещества с тиглем. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов оксида цинка, являющегося перспективным материалом для светодиодов и фотоэлектрических приборов, который также может быть использован в пироэлектрических элементах, пьезоэлектрических приборах, газовых датчиках и прозрачных электропроводящих пленках. Способ включает осаждение кристалла оксида цинка на затравочном кристалле в верхней части и из смешанного расплава оксида цинка и растворителя, способного растворять оксид цинка и имеющего более высокую плотность, чем оксид цинка в расплаве, и вытягивание монокристалла оксида цинка, причем при упомянутом вытягивании подают такое же количество исходного оксида цинка, что и количество вытянутого оксида цинка, при этом предусматривают перемычку между областью вытягивания кристалла из расплава и зоной подачи исходного оксида цинка так, чтобы не вызывать турбулентности в расплаве в области вытягивания кристалла во время подачи исходного оксида цинка, упомянутым растворителем является растворитель, образованный одним или более видами соединений, дающих эвтектический состав от 30 до 99,9 мол.% в единицах концентрации оксида цинка и с температурой эвтектики от 700 до 1720°С, которые представляют собой соединения, образующие эвтектическую фазовую диаграмму с оксидом цинка в качестве растворяемого вещества, соотношение компонентов в смеси между оксидом цинка и соединением(ями), составляющим(и) упомянутый растворитель, составляет от 99,9 до 30 мол.% против от 0,1 до 70 мол.%, а соотношение компонентов в смеси соответствующих растворителей составляет от 0 до 100 мол.%. Изобретение обеспечивает непрерывное получение монокристалла отличного качества и удлиненного в направлении вытягивания. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов кремния способом Чохральского или мультикристаллов кремния методом направленной кристаллизации, которые в дальнейшем служат материалом для производства солнечных элементов и батарей (модулей) с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Способ включает приготовление исходной шихты, легированной бором, и ее плавление, при этом в полученный расплав вводят алюминий в количестве, достаточном для выполнения соотношения концентраций алюминия и кислорода в расплаве кремния в диапазоне 1-10². Изобретение обеспечивает получение кремниевого материала р-типа проводимости с низким содержанием концентрации кислорода в объеме слитка, что снижает потерю эффективности солнечных элементов и модулей за счет эффекта солнечной световой деградации. 1 пр.

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов для электронной техники, в частности кремния, методом Чохральского. Способ включает подачу рабочего газа в камеру с последующей эвакуацией сформированного газового потока с парогазовой смесью, образованной над расплавом, расположенным в тигле, при этом рабочий газ подают в камеру снизу под тигель, а парогазовую смесь эвакуируют сверху над тиглем, причем после подачи в камеру газовый поток направляют вдоль стенок тигля сквозь теплоизолирующий материал так, что газ разогревается от контакта с теплоизоляцией, увеличивается в объеме, что снижает его расход, отбирает часть тепла от теплоизоляции, снижая расход охлаждающей воды и электроэнергии, и, проходя над поверхностью расплава, увлекает вверх за собой парогазовую смесь. При этом также исключается воздействие агрессивной парогазовой смеси на элементы теплового узла, значительно увеличивая срок его службы. 1 ил., 3 пр.

Изобретение относится к технологии получения объемных кристаллов александрита, которые могут быть использованы в качестве высококачественного сырья для изготовления оптических элементов лазерных систем. Способ включает растворение исходной шихты, ее гомогенизацию, введение в раствор вращающейся монокристаллической затравки и выращивание кристалла, при этом исходная шихта содержит 40 мас.% алюмината бериллия с добавкой оксида хрома в количестве до 1 мас.% и 60 мас.% растворителя, состоящего из 95-98 мас.% оксида свинца и 2-5 мас.% оксида бора, а выращивание ведут при температуре 1250°С, осевом градиенте температуры от 2 до 20°С, скорости вытягивания до 5 мм/сутки, частоте вращения до 10 об/сек. Изобретение обеспечивает получение объемных монокристаллов александрита оптического качества с низкой плотностью дислокации. 2 пр.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в технологии получения монокристаллов фосфида индия методом Чохральского из-под слоя борного ангидрида под давлением инертного газа. Способ включает затравливание на затравку, разращивание монокристалла до заданного диаметра при одновременном вытягивании его конической части с заданной скоростью и последующее выращивание цилиндрической части кристалла. При выращивании конической части монокристалла скорость вращения тигля и скорость вытягивания монокристалла увеличивают, соответственно, от 0÷2 об/мин и 0÷5 мм/час при затравливании до 3÷6 об/мин и 15÷30 мм/час при достижении заданного диаметра, а после получения заданного диаметра на конической части монокристалла скорость вытягивания увеличивают до 50÷150 мм/мин в течение 1,0÷6,0 сек с последующим продолжением выращивания цилиндрической части монокристалла с заданной скоростью. Затравка может иметь кристаллографическую ориентацию оси роста <511>В. Изобретение направлено на снижение вероятности двойникования на конической части монокристалла, за счет чего повышается качество и увеличивается выход годных монокристаллов фосфида индия. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к конструкции «горячей зоны» при выращивании кристаллов из расплава методом Чохральского, которая включает область расплава, тигель и теплоизолирующий экранирующий элемент, включающий диск 33а, изолятор 33b, колпак 33с, выполненный с возможностью разделения входящего потока продувочного газа II на первый частичный поток IIa и второй частичный поток IIb таким образом, что первый частичный поток IIa направляется через область расплава, а второй частичный поток IIb направляется вдоль канала 34 внутри теплоизолирующего экранирующего элемента в обход пространства в тигле, расположенного над указанным расплавом, перед выходом его из «горячей зоны». Изобретение обеспечивает повышение экономической эффективности получения кристаллов. Это достигается за счет конструкции «горячей зоны», организации потоков газов и процесса роста, которые могут снизить потребление энергии, увеличить срок службы деталей «горячей зоны» и повысить производительность, например - за счет наличия устройств для открывания «горячей зоны» и легкой адаптации «горячей зоны» к различным диаметрам кристалла. 4 н. и 9 з п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к производству профилированных кристаллов из полупроводниковых материалов, применяемых в электронной промышленности. Устройство включает тигель с расплавом, формообразователь 1, закрепленный в установочном пазе крышки тигля и введенный в расплав тигля, затравкодержатель, установленный с возможностью вращения, вертикального и горизонтального перемещения, при этом рабочая поверхность формообразователя выполнена в виде кромок 3 дуг окружности с наклоном в сторону затравкодержателя. Кромки рабочей поверхности формообразователя могут быть выполнены криволинейными, например, в виде дуги окружности, параболы, гиперболы, либо прямолинейными. В устройстве может быть использовано несколько отдельных формообразователей, формирующих несколько менисков расплава. Изобретение позволяет выращивать крупногабаритные кристаллические полые изделия с высоким структурным совершенством в виде тел вращения с заданной формой боковой поверхности. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к керамике, в частности к технологии производства монокристаллического сапфира. В одном из вариантов описан способ формирования монокристаллического сапфира с r-плоскостью, включающий следующие стадии: стадию, на которой приспособление с расплавом затравливают затравкой, имеющей ориентацию r-плоскости, практически параллельную продольной оси отверстия формообразователя и параллельную направлению выращивания кристалла; стадию, на которой кристаллизуют монокристаллический сапфир над формообразователем, причем монокристаллический сапфир имеет ориентацию r-оси, практически перпендикулярную основной поверхности сапфира; стадию, на которой монокристаллический сапфир пропускают через первую область, имеющую первый температурный градиент менее примерно 26°С/см; и последующую стадию, на которой сапфир пропускают через вторую область, имеющую второй температурный градиент менее примерно 6,4°С/см, причем первая область граничит с наконечником формообразователя и имеет длину менее примерно полдюйма, а вторая область граничит с первой областью. Изобретение обеспечивает получение монокристаллического материала, демонстрирующего отсутствие малоугловых границ. 10 н. и 15 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 пр.

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 из расплава профилированных кристаллов тугоплавких соединений, например лейкосапфира, рубина, алюмоиттриевого граната и др. по методу Степанова. Способ включает загрузку исходного сырья, вакуумирование, отжиг, напуск инертного газа, расплавление исходного сырья, запитывание расплавом капилляров формообразователя при подъеме тигля, затравление, вытягивание кристалла при перегреве расплава в тигле относительно температуры его кристаллизации, отрыв от расплава и охлаждение выращенного кристалла. В изобретении расплавление исходного сырья осуществляют в несколько этапов, ступенчато увеличивая температуру на каждом этапе. Подъем тигля и запитывание расплавом капилляров формообразователя осуществляют также ступенчато, одновременно поднимая тигель и увеличивая температуру до температуры затравления с последующей выдержкой на каждой ступени, причем во время выдержки при мощности затравления проводят прокачку расплава в капиллярах формообразователя путем, по меньшей мере, однократного опускания тигля без отрыва формообразователя от расплава и последующего его подъема в прежнее положение. Вытягивание ведут при температуре кристалла, превышающей температуру осаждения налета из газовой атмосферы, а после отрыва выращенные кристаллы продолжают поднимать со скоростью выращивания при температуре отрыва кристалла. Изобретение позволяет повысить выход годного и снизить себестоимость получаемых кристаллов за счет уменьшения количества пузырей и центров рассеивания, что обеспечивает получение кристаллов с хорошими оптическими характеристиками, в том числе качественных широких и длинных пластин. 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения керамических материалов, в частности монокристаллического сапфира в виде слитков или пластин, которые могут быть использованы при производстве светодиодов. Способ формирования материала монокристалла сапфира с ориентацией в С-плоскости включает затравливание установки с расплавом затравкой, имеющей ориентацию оси С главным образом перпендикулярно продольной оси отверстия формообразователя; кристаллизацию монокристалла сапфира над формообразователем, при этом монокристалл сапфира имеет ориентацию оси С главным образом перпендикулярно основной поверхности сапфира; вытягивание сапфира через первую область, имеющую первый градиент температур, при этом сапфир находится при температуре больше чем 1850°С, причем первая область включает часть сапфира, имеющую длину больше или равную 1 см, последовательное прохождение сапфира через вторую область, имеющую второй градиент температур, который меньше, чем первый градиент температур, при этом сапфир находится при температуре больше чем 1850°С, причем первый градиент температур, по меньшей мере, на 10°С/см больше, чем второй градиент температур и охлаждение сапфира с ориентацией в С-плоскости для получения материала, имеющего менее чем 10000 нарушений дислокации на 1 см². Полученный материал имеет низкую поликристалличность и/или низкую плотность дислокации. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МЕТОДОМ ОТФ Cd1-XZnXTe, ГДЕ 0 x 1, ДИАМЕТРОМ ДО 150 мм

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов Cd_1-xZn_xTe (CZT), где 0 x 1 из расплава. Кристаллы Cd_1-xZn_x Te выращивают под высоким давлением инертного газа, в условиях осевого теплового потока вблизи фронта кристаллизации - методом ОТФ, с использованием фонового нагревателя и погруженного в расплав нагревателя - ОТФ-нагревателя, путем вытягивания тигля с расплавом в холодную зону со скоростью v, при разных начальных составах шихты в зоне кристаллизации W₁ с толщиной слоя расплава h, и в зоне подпитки W₂, при этом в зоне W₁ (14) размещают исходные компоненты Cd, Zn, Те или предварительно синтезированные соединения CdTe и ZnTe в таком соотношении, чтобы перед началом ОТФ-кристаллизации состав расплава соответствовал требуемому составу на кривой ликвидуса, а в зоне W₂ (15) - исходные компоненты Cd, Zn, Те или предварительно синтезированные соединения CdTe и ZnTe в таком соотношении, чтобы состав расплава соответствовал требуемому составу на кривой солидуса, управление переносом массы в зоне кристаллизации W₁ осуществляют за счет выбора оптимального соотношения между осевым градиентом температуры в расплаве gradT_ax, высотой слоя расплава h и радиальным распределением температуры вдоль ОТФ-нагревателя, определяемых по двумерной численной модели в зависимости от диаметра кристалла и требуемого качества, используя для управления распределением температур в рабочем объеме многосекционный ОТФ-нагреватель (5) или погруженную перегородку (20) и многосекционный фоновый нагреватель (4), при этом управление ведут по показаниям термодатчиков (8, 9, 10, 11), для управления формой фронта кристаллизации используют также дополнительный кольцевой нагреватель (12), установленный вблизи стенки тигля напротив ОТФ-нагревателя с термодатчиком (13), а кристаллизацию ведут в зависимости от требуемого качества кристалла и диаметра тигля при следующих параметрах: h=0,5-40 мм, осевой градиент температуры вблизи фронта кристаллизации gradT_ax=3-120°C/cM, скорость вытягивания тигля с растущим кристаллом v=0,1-10 мм/час, перепад температур вдоль ОТФ-нагревателя T₂-T₁=0-6°C, перепад температур между боковой поверхностью тигля и периферией ОТФ-нагревателя Т₆-T₂=0,5-20°C. Выращенные кристаллы CZT большого диаметра (до 150 мм) характеризуются высокой степенью макро- и микрооднородности, на 90-92% длины кристалла отклонения от заданного состава в объеме составляли 0,5 at%. Средняя плотность ямок травления составила 5×10 см^-2 до отжига кристалла. 21 з.п. ф-лы, 2 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 области автоматического выращивания высокотемпературных монокристаллов и может быть использовано для управления процессом выращивания в ростовых установках с весовым методом контроля. В блок констант автоматической системы управления технологическим процессом вводят технологические параметры: справочные, паспортные, и практические данные установки, процесса выращивания, обеспечивающие наилучшее качество монокристалла. Определен достаточный комплекс технологических параметров, начиная с дегазации шихты и гарнисажа, заканчивая охлаждением монокристалла, обеспечивающий постоянство скорости кристаллизации, повороты растущего монокристалла на заявляемые углы с заявляемыми паузами, а также расчет зависимостей, обеспечивающих тонкие частные механизмы компенсации отклонений веса растущего монокристалла от теоретического, применяемый впервые для обеспечения качественного автоматического управления. Параметры вводят в блоки констант, сравнения и вычислительные автоматической системы управления технологическим процессом. Подключают соответствующие автоматические системы и контролируют работу последних, используя программное обеспечение для визуализации процесса. Получают монокристалл совершенной структуры. 4 ил.