Выращивание монокристаллов зонной плавкой; очистка зонной плавкой – C30B 13/00

МПКРаздел CC30C30BC30B 13/00
Раздел C ХИМИЯ; МЕТАЛЛУРГИЯ
C30 Выращивание кристаллов
C30B Выращивание монокристаллов; направленная кристаллизация эвтектик или направленное расслаивание эвтектоидов; очистка материалов зонной плавкой; получение гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой; монокристаллы или гомогенный поликристаллический материал с определенной структурой; последующая обработка монокристаллов или гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой; устройства для вышеуказанных целей
C30B 13/00 Выращивание монокристаллов зонной плавкой; очистка зонной плавкой

C30B 13/02 .зонная плавка с растворителем, например способом перемещающегося растворителя
C30B 13/04 .гомогенизация зонным выравниванием
C30B 13/06 .с расплавленной зоной, не занимающей поперечное сечение полностью
C30B 13/08 .добавлением к расплавленной зоне кристаллизующегося материала или реагентов, образующих его непосредственно в процессе
C30B 13/10 ..с добавлением легирующего материала
C30B 13/12 ...в газообразном или парообразном состоянии
C30B 13/14 .тигли или сосуды
C30B 13/16 .нагревание расплавленной зоны
C30B 13/18 ..нагревательным элементом, находящимся в контакте или погруженным в расплавленную зону
C30B 13/20 ..индукцией, например нагревательными элементами
 13/18 имеет преимущество; индукционные катушки  H 05B 6/36
C30B 13/22 ..облучением или электрическим разрядом
C30B 13/24 ...с использованием электромагнитных волн
C30B 13/26 .перемешивание расплавленной зоны
C30B 13/28 .управление или регулирование
управление или регулирование вообще  G 05
C30B 13/30 ..стабилизация или управление формой расплавленной зоны, например с помощью концентраторов, с помощью электромагнитных полей; регулирование сечения кристалла
C30B 13/32 .механизмы для перемещения загрузки или нагревателя
C30B 13/34 .отличающееся затравочным кристаллом, например его кристаллографической ориентацией

Патенты в данной категории

СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ МЕТОДОМ БЕСТИГЕЛЬНОЙ ЗОННОЙ ПЛАВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к металлургии, а именно - к выращиванию монокристаллов методом бестигельной зонной плавки с электронно-лучевым нагревом. Способ включает затравление кристалла из расплавленной зоны, выдержку в течение заданного времени и вытягивание монокристалла на затравку из расплавленной зоны в градиенте температуры, в процессе которого осуществляют контроль величины диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны, при этом величину диаметра фронта кристаллизации выбирают с заданной поправкой, учитывающей допустимое отклонение диаметра выращиваемого монокристалла от заданного, и поддерживают эту величину постоянной в течение всего процесса выращивания путем регулирования величины диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны, в частности, за счет изменения скорости перемещения верхнего штока ростовой камеры. Способ осуществляют в устройстве, включающем ростовую камеру 3 с нижним и верхним штоками, видеокамеру 1, установленную в смотровом окне 2 ростовой камеры 3, выход видеокамеры через блок обработки сигнала 4 подключен к формирователю управляющего сигнала 5, выход которого соединен с входом блока автоматического управления скоростью перемещения штоков 6, подключенного к приводу 7 перемещения штоков, устройство снабжено стробоскопом 8, установленным перед смотровым окном 2 ростовой камеры 3, и синхронизатором 9, соединенным с входами синхронизации стробоскопа 8 и видеокамеры 1, а блок обработки сигнала 4 содержит процессор 10 с подключенными к нему модулями выделения кадра изображения 11, выделения контура изображения 12, вычисления диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны 13 и вычисления диаметра фронта кристаллизации 14, при этом процессор 10 соединен с синхронизатором 9, а выход видеокамеры 1 подключен к входу модуля выделения кадра изображения 11, который через модуль выделения контура изображения 12 подключен к входам модуля вычисления диаметра фронта кристаллизации 14 и модуля вычисления диаметра центральной симметричной части расплавленной зоны 13, выходы которых соединены, соответственно, с первым 15 и вторым 16 усредняющими фильтрами, формирователь управляющего сигнала 5 выполнен в виде двухкаскадного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора, при этом входы первого каскада 17 регулятора, формирующего сигнал, учитывающий фактический фронт кристаллизации монокристалла, соединены, соответственно, с выходом первого усредняющего фильтра 15 и модулем задания величины поправки 18, входы второго каскада 19 регулятора, формирующего сигнал, учитывающий диаметр центральной симметричной части расплавленной зоны, соединены, соответственно, с выходом первого каскада 17 регулятора и выходом второго усредняющего фильтра 16, а выход второго каскада 19 регулятора подключен к входу блока автоматического управления скоростью перемещения штоков 6. Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения и регулирования диаметра монокристалла в процессе выращивания и повышении стабильности работы устройства, что позволяет выращивать кристаллы с минимально допустимым отклонением диаметра по всей длине слитка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

2519410
выдан:
опубликован: 10.06.2014
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ ФИЛАМЕНТОВ ПРОИЗВОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

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.

2507318
выдан:
опубликован: 20.02.2014
СПОСОБ СОЗДАНИЯ НА ПОДЛОЖКАХ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК ТВЕРДОГО РАСТВОРА ВИСМУТ-СУРЬМА

Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано в физике конденсированного состояния, приборостроении, микроэлектронике, термоэлектричестве для получения тонкопленочных образцов твердого раствора висмут-сурьма с совершенной монокристаллической структурой. Сущность изобретения заключается в том, что для получения монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма используют зонную перекристаллизацию сформированных путем напыления в вакууме однородных по составу поликристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма под защитным покрытием, температура плавления которого больше температуры плавления получаемой пленки, при большей скорости движения зоны, чем при выращивании объемных монокристаллов (для пленок твердых растворов висмут-сурьма более 1 см/ч против 0,05 мм/ч для объемных кристаллов). Изобретение обеспечивает получение монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма с равномерным распределением компонентов по объему.

2507317
выдан:
опубликован: 20.02.2014
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ТЕЛЛУРИДА ГАЛЛИЯ (II)

Изобретение относится к технологии получения кристаллов GaTe, которые могут быть использованы в нелинейной оптике, а именно для оптических преобразователей частоты ИК и ТГц диапазонов. Кристаллы теллурида галлия (II) выращивают вертикальной зонной плавкой в графитовых тиглях под давлением аргона 95-105 атм со скоростью движения зоны 9,5-10,3 мм/час. Изобретение позволяет выращивать монокристаллы GaTe, имеющие гексагональную структуру и однородное светопропускание в диапазоне длин волн 2,5-15 мкм. 3 ил., 6 пр.

2485217
выдан:
опубликован: 20.06.2013
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИНДУКТОР С ФИЛЬЕРАМИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МНОЖЕСТВА КРЕМНИЕВЫХ ПРУТКОВ

Изобретение относится к высокочастотному индуктору с фильерами для производства множества прутков из кремния. Индуктор включает патрубки передачи электрического тока и подачи охлаждающей воды, выполненные с одной стороны высокочастотного индуктора и расположенные смежно друг с другом. Сквозная щель разряжения линий электрического тока вытянута внутрь. Канал охлаждающей воды проходит внутри индуктора по его периферии у крайней внешней поверхности. Два конца канала охлаждающей воды соединены с патрубками передачи электрического тока и подачи охлаждающей воды. Сквозная щель разряжения линий электрического тока сообщается с фильерами. Вспомогательные отверстия направления электрического тока выполнены на двух концах дополнительной С-образной сквозной щели разряжения линий электрического тока. Две фильеры расположены с двух сторон дополнительной сквозной щели разряжения линий электрического тока, выполненной в форме двутавра с формированием двухфильерной конструкции. Техническим результатом изобретения является повышение равномерности распределения тока вокруг каждой фильеры и снижение выхода продукции низкого качества. 5 з.п. ф-лы, 33 ил.

2459891
выдан:
опубликован: 27.08.2012
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ СПЛАВА ВОЛЬФРАМ-ТАНТАЛ

Изобретение относится к металлургии тугоплавких металлов и сплавов и может быть использовано при выращивании однородных монокристаллов сплава вольфрам - тантал методом бестигельной зонной плавки с электронно-лучевым нагревом (ЭБЗП). Исходные компоненты - порошки вольфрама и тантала смешивают и изготовливают штабики путем гидростатического прессования смеси при давлении 140÷160 МПа в течение 3÷5 минут. Далее проводят термическую обработку штабиков в вакууме с остаточным давлением Р 8·10-3 Па при температуре до 800°С. Затем продолжают обработку штабиков в восстановительной среде при избыточном давлении не менее 0,2 ати и температуре 800÷1000°С в течение не менее двух часов. После чего осуществляют процесс спекания штабиков в вакууме с остаточным давлением Р 8·10-3 Па при температуре Т 1500°С в течение не менее 2 часов с последующим охлаждением. Нагрев и охлаждение в условиях вакуума и восстановительной среды осуществляют со скоростью 300÷400°С/час. Монокристаллический слиток выращивают посредством бестигельной плавки с электронно-лученвым нагревом и заканчивают четной плавкой с затравлением на конец слитка нечетной плавки. Обеспечивается получение монокристаллов сплава вольфрам - тантал с повышенной степенью однородности распределения тантала по длине слитка. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

2453624
выдан:
опубликован: 20.06.2012
УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ НАГРЕТОГО ТЕЛА НА ШТОКЕ В ГЕРМЕТИЧНОЙ КАМЕРЕ

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.

2440446
выдан:
опубликован: 20.01.2012
КРИСТАЛЛИЗАТОР ПОЛУНЕПРЕРЫВНОЙ ЗОННОЙ ПЛАВКИ

Изобретение относится к химическому машиностроению и позволяет проводить непрерывный процесс очистки или разделения веществ совмещенными в одном аппарате процессами направленной кристаллизации на охлаждаемой поверхности и зонной плавки. Для проведения зонной плавки аппарат на базе вальцового или ленточного кристаллизатора содержит емкость 2 с расплавом 1, вращающийся охлаждаемый валец 3 или движущуюся замкнутую ленту, один или более нагревателей 6, расположенных между участком, на котором валец 3 или лента контактирует с расплавом 1 и устройством 8 для снятия кристаллического слоя и обеспечивающих образование одной или более локальных зон расплава, лежащих на образующей вальца 3. Нагреватели 6 выполнены с возможностью периодического прекращения нагрева кристаллического слоя для формирования чередующихся участков кристаллического слоя с различным содержанием примеси: обогащенных примесью и очищенных. Для окончательного разделения кристаллизатор дополнительно содержит устройство 9 для селективного снятия кристаллического слоя с заданных участков вальца 3 или ленты в периодическом режиме. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

2439213
выдан:
опубликован: 10.01.2012
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МЕТОДОМ ОТФ Cd1-XZnXTe, ГДЕ 0 x 1, ДИАМЕТРОМ ДО 150 мм

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов Cd1-xZnxTe (CZT), где 0 x 1 из расплава. Кристаллы Cd1-xZnx 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 gradTax, 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 gradTax=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.

2434976
выдан:
опубликован: 27.11.2011
УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ НАГРЕТОГО ТЕЛА НА ШТОКЕ В ГЕРМЕТИЧНОЙ КАМЕРЕ

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.

2434082
выдан:
опубликован: 20.11.2011
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ БЕСТИГЕЛЬНЫМ МЕТОДОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из расплава зонной плавкой при температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, находящегося в контакте с расплавленной зоной, форма которой управляется, а подпитка осуществляется с помощью механизма для перемещения загрузки. Способ осуществляют выращиванием кристаллов бестигельным методом на затравку путем вытягивания вниз кристалла из расплавленной зоны в градиенте температуры с использованием ростовой камеры, фонового многосекционного нагревателя, дополнительного нагревателя в герметичном корпусе - ОТФ-нагревателя, находящегося вблизи фронта кристаллизации в контакте с расплавленной зоной, удерживаемой силами поверхностного натяжения между дном корпуса ОТФ-нагревателя и кристаллом, а также подачи кристаллизуемого материала питателем, при этом высоту расплавленной зоны поддерживают в диапазоне от 1 до 20 мм, обеспечивая ее разнотолщинность на противоположных краях ОТФ-нагревателя в пределах от 0,1 до 0,5 мм, а по всему сечению растущего кристалла - от 0,1 до 5 мм при осевом градиенте температуры в диапазоне от 5 до 500°С/см и радиальном - в диапазоне от 0,1 до 10°С/см. Способ и устройство для его реализации обеспечивают близкую к плоской форму фронта кристаллизации, требуемые тепловые условия на нем по всему сечению кристалла, а также заданный состав кристаллизуемого материала, что в конечном итоге способствует повышению качества выращиваемого кристалла и эффективности производства монокристаллов. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

2426824
выдан:
опубликован: 20.08.2011
СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ДЕТАЛИ ИЛИ ДЕТАЛИ, ПОЛУЧЕННОЙ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ

Изобретение относится к технологии восстановления поверхности монокристаллической или полученной направленной кристаллизацией металлической детали, имеющей толщину Ws менее 2 мм, в которой лазерный луч и поток металлического порошка, имеющего ту же природу, что и металлическая деталь, подают на деталь с помощью сопла для получения, по меньшей мере, одного слоя монокристаллического или подвергшегося направленной кристаллизации от детали металла, при этом лазерный луч имеет мощность «Р» и перемещается вдоль детали со скоростью «v», в котором луч лазера и поток порошка подают на деталь соосно и отношение P/v находится в определенном диапазоне. Подача порошка по оси лазерного луча обеспечивает повышение маневренности сопла и увеличивает равномерность скорости и плавления для восстановления поверхности. В случае восстановления поверхности детали без предварительного нагрева изобретение обеспечивает существенную экономию времени и упрощает процесс. Если предварительный нагрев используется, полученные детали получаются более точными. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

2409708
выдан:
опубликован: 20.01.2011
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ БИКРИСТАЛЛОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов и может быть использовано при выращивании бикристаллов переходных металлов и их сплавов. Способ выращивания бикристаллов переходных металлов электронно-лучевой зонной плавкой металла с использованием бикристаллической затравки с известной ориентировкой роста границы включает размещение обрабатываемого монокристалла металла и затравки с помощью держателя в вакуумной охлаждаемой плавильной камере, приваривание затравки к основанию держателя, установку на ней обрабатываемого монокристалла и приваривание его к затравке, приложение разности потенциалов между источником электронов и обрабатываемым монокристаллом металла, установление рабочего значения тока накала для создания равномерной зоны плавления, обработку монокристалла металла зонным переплавом путем воздействия электронным лучом на область контакта между затравкой и обрабатываемым монокристаллом с одновременным вращением выращиваемого бикристалла вокруг оси, проходящей через держатель, при перемещении источника электронов по всей высоте обрабатываемого монокристалла, при этом выращивание осуществляют на затравку высотой 5-10 мм. Технический результат изобретения заключается в получении бикристаллов переходных металлов с межзеренными границами, проходящими по всей высоте бикристаллов, повышении структурного качества и увеличении выхода годных бикристаллов. 2 ил.

2389831
выдан:
опубликован: 20.05.2010
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ГЕРМАНИЯ ДИАМЕТРОМ ДО 150 мм МЕТОДОМ ОТФ

Изобретение относится к выращиванию из расплава легированных монокристаллов германия в температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, погруженного в расплав, в условиях осевого теплового потока вблизи фронта кристаллизации - методом ОТФ. Легированные монокристаллы германия выращивают из расплава в тигле, размещенном на теплоотводящем блоке, на кристаллографически ориентированную затравку диаметром, равным внутреннему диаметру тигля, в условиях осевого теплового потока вблизи фронта кристаллизации - методом ОТФ, с использованием многосекционного фонового нагревателя и погруженного в расплав многосекционного нагревателя - ОТФ-нагревателя, поддерживаемого при постоянной температуре T1, путем перемещения тигля с затравкой и растущим кристаллом в холодную зону печи относительно ОТФ-нагревателя при разных начальных концентрациях легирующей примеси C1 в зоне кристаллизации W 1 с высотой расплава h и C2 в зоне подпитки W2 и при уменьшении в ходе перемещения тигля температуры дна тигля T4(t) в соответствии с законом: T4 (t)=T4 0-a×t, где Т4 0 - начальное значение температуры, a=v( p×gradTp+Q)/ кр, v - скорость вытягивания кристалла, p - теплопроводность расплава германия, gradTp - осевой градиент температуры в расплаве, при котором выращивают кристалл, Q - теплота кристаллизации, кр - теплопроводность кристалла германия, при этом осуществляют управление переносом массы расплава в зоне кристаллизации, которое ведут за счет выбора оптимального соотношения между осевым градиентом температуры в расплаве gradTp, радиальным распределением температуры вдоль ОТФ-нагревателя, высотой слоя расплава h и скоростью вытягивания v, при этом рост монокристаллов германия в кристаллографических направлениях [111] и [100] ведут в зависимости от диаметра кристалла и требуемого качества при следующих параметрах: h=5-30 мм, gradTp=3-50°C/см, v=2-30 мм/час, разнице температур ОТФ-нагревателя T2-T 1=0-6°C, разнице температур между боковой поверхностью тигля Т3 и температурой ОТФ-нагревателя Т2 , равной Т32=1-20°С. Изобретение позволяет получать монокристаллы германия диаметром до 150 мм без полос роста с высокой поперечной макрооднородностью распределения сопротивления 5-10%. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

2381305
выдан:
опубликован: 10.02.2010
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПЛОСКИХ КРИСТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

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.

2374339
выдан:
опубликован: 27.11.2009
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗОТОПНО-ОБОГАЩЕННОГО КРЕМНИЯ

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов изотопнообогащенного кремния 28Si или 29 Si, или 30Si, который является перспективным материалом для изготовления элементов спиновой наноэлектроники, квантовых компьютеров, радиационностойких детекторов ионизирующих излучений. Способ включает выращивание монокристаллов изотопнообогащенного кремния на монокристаллическую затравку длиной L, которую изготавливают методом бестигельной зонной плавки, при этом зону расплава создают сплавлением концевой части монокристаллической затравки из кремния природного изотопного состава с концевой частью поликристаллического слитка изотопнообогащенного кремния, а затем продвигают вдоль поликристаллического слитка изотопнообогащенного кремния на расстояние L, соответствующее длине затравки и определяемое по формуле ,

где U - длина расплавленной зоны, C i - концентрация изотопа в поликристаллическом слитке изотопнообогащенного кремния, Cn - концентрация изотопа в затравке из кремния природного изотопного состава, С - требуемая концентрация изотопа на конце затравки, g - отношение массы расплавленного участка затравки из кремния природного изотопного состава к массе расплавленной зоны. Изобретение позволяет выращивать монокристаллы изотопнообогащенного кремния с низким, заранее заданным и контролируемым уровнем изотопного разбавления.

2370576
выдан:
опубликован: 20.10.2009
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КВАРЦЕВЫХ КОНТЕЙНЕРОВ

Изобретение может быть использовано для изготовления кварцевых контейнеров с защитным покрытием для высокотемпературных процессов. В качестве исходного углеродсодержащего соединения используют органосиланы с атомным соотношением кремния и углерода, равным 1,0:(1,0÷4,0). Формирование покрытий осуществляют последовательным, многократным чередованием процессов смачивания поверхности контейнера органосиланами, высушивания ее при нормальных условиях с получением пленки полимера и отжига. Первый отжиг осажденной полимерной пленки проводят в окислительной атмосфере при 450-650°С в течение 20-30 минут, а второй и последующие отжиги осажденных полимерных пленок на сформированное оксидное покрытие проводят в инертной атмосфере при 700÷800°С в течение 30-60 минут. Изобретение позволяет улучшить качество защитных покрытий на кварцевых поверхностях контейнеров за счет повышения их плотности и прочности, обеспечивающих предотвращение взаимодействия расплавленного материала с рабочими стенками контейнера любой формы и уменьшение загрязнения получаемого материала диффундирующими примесями химических элементов из кварца. 2 табл.

2370568
выдан:
опубликован: 20.10.2009
УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ЗОННОЙ ПЛАВКИ ТУГОПЛАВКИХ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

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.

2370553
выдан:
опубликован: 20.10.2009
УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ЗОННОЙ ПЛАВКИ ТУГОПЛАВКИХ И ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ

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.

2370552
выдан:
опубликован: 20.10.2009
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ЗОННОЙ ПЛАВКОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

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.

2359074
выдан:
опубликован: 20.06.2009
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ТРУБЧАТЫХ КРИСТАЛЛОВ ВОЛЬФРАМА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов и может быть использовано при выращивании трубчатых кристаллов вольфрама электронно-лучевой вертикальной зонной плавкой с использованием кольцевого затравочного кристалла. Способ осуществляют следующим образом. Сначала обрабатываемую трубчатую заготовку 4 из вольфрама устанавливают на нижней опорной трубе 2 держателя, на верхней части трубчатой заготовки 4 устанавливают кольцевой затравочный кристалл 7 с известной ориентировкой оси роста, прикрепляют его к обрабатываемой трубчатой заготовке 4 и к верхней опорной трубе 8 держателя, затем трубчатую заготовку 4 с затравочным кристаллом 7 закрепляют в держателе с помощью центрального опорного стержня 3 и опорного вала 1 с кольцевой проточкой для ее центрирования, после чего обрабатываемую трубчатую заготовку 4 подвергают предварительному вакуумному отжигу при предплавильных температурах непосредственно в вакуумной плавильной камере. Далее осуществляют выращивание трубчатого кристалла 6 на кольцевой затравочный кристалл 7 высотой 10 мм путем обработки трубчатой заготовки зонным переплавом при воздействии электронным лучом на область контакта между кольцевым затравочным кристаллом и обрабатываемой трубчатой заготовкой с одновременным вращением обрабатываемой трубчатой заготовки вокруг оси, проходящей через держатель при перемещении источника электронов вдоль выращиваемого трубчатого кристалла 6 по всей длине обрабатываемой трубчатой заготовки 4. Изобретение позволяет получать массивные трубчатые кристаллы вольфрама с повышенным структурным качеством при увеличении выхода годных. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

2358043
выдан:
опубликован: 10.06.2009
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

ИЗОБРЕТЕНИЕ ОТНОСИТСЯ К УПРАВЛЕНИЮ ПРОЦЕССОМ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА ШИХТЫ 6 В ТИГЛЕ 4 МЕТОДОМ ОСЕВОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА БЛИЗИ ФРОНТА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ - ОТФ-МЕТОДОМ. ВО ВРЕМЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА С ПОМОЩЬЮ РЕГУЛЯТОРОВ, СВЯЗЫВАЮЩИХ РЕГУЛИРУЕМЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ С РЕГУЛИРУЮЩИМИ. В КАЧЕСТВЕ РЕГУЛИРУЮЩИХ ПЕРЕМЕННЫХ ИСПОЛЬЗУЮТ НАПРЯЖЕНИЯ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, НА ОДНОЙ ИЗ СЕКЦИЙ ФОНОВОГО НАГРЕВАТЕЛЯ И НА ОДНОЙ ИЗ СЕКЦИЙ ПОГРУЖЕННОГО В РАСПЛАВ ОТФ-НАГРЕВАТЕЛЯ 2, В КАЧЕСТВЕ ИЗМЕРЯЕМЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ ВЫБИРАЮТ ТЕМПЕРАТУРЫ СЕКЦИЙ ФОНОВОГО НАГРЕВАТЕЛЯ 1 ТН1Н4, ТЕМПЕРАТУРЫ Т 1, Т2 В ДОНЫШКЕ ОТФ-НАГРЕВАТЕЛЯ И ДОНЫШКА ТИГЛЯ Т35, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ СООТВЕТСТВУЮЩИМИ ТЕРМОПАРАМИ, А В КАЧЕСТВЕ НЕ ИЗМЕРЯЕМЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ ПЕРЕМЕННЫХ - ТЕМПЕРАТУРЫ ДНА КОРПУСА ОТФ-НАГРЕВАТЕЛЯ 8 ТГОР И ДНА ТИГЛЯ

ТХОЛ, ЯВЛЯЮЩИЕСЯ, СООТВЕТСТВЕННО, ТЕМПЕРАТУРАМИ ГОРЯЧЕЙ ГРАНИЦЫ РАСПЛАВА И ХОЛОДНОЙ ГРАНИЦЫ КРИСТАЛЛА, ПРИ ЭТОМ АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ НА СТАДИИ РАЗОГРЕВА ТИГЛЯ ТОЛЬКО ПО ТЕРМОПАРАМ, РАСПОЛОЖЕННЫМ СНАРУЖИ СЕКЦИЙ ФОНОВОГО НАГРЕВАТЕЛЯ 1, С МОМЕНТА НАЧАЛА ПЛАВЛЕНИЯ ШИХТЫ - В ТОМ ЧИСЛЕ И ПО ТЕРМОПАРАМ, НАХОДЯЩИМСЯ В ДОНЫШКЕ ТИГЛЯ, А ПОСЛЕ ПОЛНОГО РАСПЛАВЛЕНИЯ ШИХТЫ - ТАКЖЕ И ПО ТЕРМОПАРАМ В ДОНЫШКЕ ОТФ-НАГРЕВАТЕЛЯ, ПРИЧЕМ УСТАВКИ ДЛЯ СООТВЕТСТВУЮЩИХ ТЕМПЕРАТУР Т1 И Т3 НА СТАДИИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАССЧИТЫВАЮТ ДО НАЧАЛА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЖЕЛАЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ СКОРОСТИ РОСТА V. ИЗОБРЕТЕНИЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ТРЕБУЕМЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ, ОПТИМАЛЬНЫЕ ТЕПЛОВЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ РОСТА КРИСТАЛЛА, Т.Е. В КОНЕЧНОМ ИТОГЕ - ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЫРАЩИВАЕМОГО КРИСТАЛЛА. 14 З.П. Ф-ЛЫ, 1 ИЛ.

2357023
выдан:
опубликован: 27.05.2009
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ МЕТОДОМ ОСЕВОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ВБЛИЗИ ФРОНТА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ (ОТФ-МЕТОДОМ) ПРИ ИЗБЫТОЧНОМ ДАВЛЕНИИ ГАЗА В РОСТОВОЙ КАМЕРЕ

Изобретение относится к выращиванию из расплава монокристаллов в температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, погруженного в расплавленную зону. Устройство содержит ростовую камеру, тепловой узел с многосекционным фоновым нагревателем 11, тигель 4 на подставке 3, соединенной с нижним штоком 1, дополнительный нагреватель, погруженный в расплав вблизи фронта кристаллизации (ОТФ-нагреватель) 7, соединенный с верхним штоком 2, герметично выводимым из камеры с помощью узла вывода 10, термопары Т1 и Т2 в корпусе ОТФ-нагревателя, Т3 и Т4 в подставке и Т5-Т8 вблизи секций фонового нагревателя. Узел вывода 10 содержит ось 9, жестко соединяемую с верхним штоком 2, пружину, соединенную своим нижним концом с осью и выполненную с возможностью сжатия по мере увеличения давления в камере и перемещения вдоль упомянутой оси вместе со штоком вверх, при этом узел вывода 10 содержит навернутую на его корпус гайку, ограничивающую пружину с верхней стороны, и индикаторный микрометр, неподвижно закрепленный относительно корпуса узла вывода и показывающий величину перемещения ОТФ-нагревателя внутри ростовой камеры вдоль ее оси до и во время кристаллизации. Изобретение позволяет обеспечить контроль за температурой расплава и создать оптимальное температурное поле в растущем кристалле, в том числе близкую к плоской форму фронта кристаллизации, т.е. добиться повышения качества полупроводниковых соединений группы А2Б6 за счет снижения напряженности в кристалле и, как следствие, исключения трещиноватости, уменьшения двойникования и плотности дислокации в кристалле, а также увеличения выхода годной продукции. 10 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

2357022
выдан:
опубликован: 27.05.2009
УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ МЕТОДОМ ОСЕВОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ВБЛИЗИ ФРОНТА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов из расплава в температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, погруженного в расплавленную зону. Установка для выращивания монокристаллов методом осевого теплового потока вблизи фронта кристаллизации включает водоохлаждаемую камеру с нижним 1 и верхним 2 фланцами, тепловой узел с многосекционным фоновым нагревателем 4 и тепловой изоляцией 3, кристаллизатор, состоящий из тигля 5 с крышкой, погруженного в тигель нагревателя в герметичном корпусе - ОТФ-нагревателя 10, содержащего термопары 11, и подставки 8 под тиглем 5, закрепленной на водоохлаждаемом штоке 9 и содержащей термопары 12, 14, устройство для крепления ОТФ-нагревателя в верхнем фланце камеры, при этом фоновый нагреватель состоит, по меньшей мере, из двух секций I и II, имеющих общий вывод для подачи напряжения, а ОТФ-нагреватель размещен по высоте установки в пределах верхней секции II выше уровня, соответствующего положению упомянутого общего вывода в камере, на величину h, равную 5-30 мм в зависимости от толщины слоя расплава над кристаллом, при которой ведут кристаллизацию. Конструкция установки обеспечивает создание осевого градиента температуры в широком диапазоне значений и высокую симметрию теплового поля. Реализуемое в растущем кристалле и в расплаве около него близкое к одномерному температурное поле, которое обеспечивает, по существу, плоскую форму фронта кристаллизации почти на всем сечении кристалла, приводит к получению более однородных по составу монокристаллов с меньшим количеством дефектов, связанных с термонапряжениями в монокристалле при кристаллизации и остывании, и увеличению выхода годной продукции. 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

2357021
выдан:
опубликован: 27.05.2009
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ В СКВОЗНЫХ ОТВЕРСТИЯХ СЕТОК ДЛЯ МАТРИЧНЫХ ДЕТЕКТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из расплава в температурном градиенте с использованием устройства для передвижения расплава и кристалла. Способ включает нагрев тигля с шихтой и затравкой, расплавление шихты и верхней части затравки и последующую кристаллизацию путем охлаждения в градиенте температуры. Кристаллизацию ведут с использованием погруженного в расплав нагревателя в герметичном корпусе (ОТФ-нагревателя) и сетки со сквозными отверстиями, расположенной внутри обоймы, установленной в тигле без зазора относительно его внутренних стенок, при этом обойму первоначально размещают между верхней частью затравки и ОТФ-нагревателем, а затем с его помощью опускают вниз до тех пор, пока сетка не займет место расплавленной верхней части затравки, а расплав не заполнит целиком сквозные отверстия сетки по всей ее высоте. Способ осуществляется в устройстве, содержащем тигель с расплавом и затравкой, установленной в его нижней части, которое дополнительно содержит погруженный в расплав нагреватель в герметичном корпусе (ОТФ-нагреватель) и сетку со сквозными отверстиями, размещенную внутри обоймы с горизонтальными канавками в ее верхней части, при этом обойма установлена между верхней частью затравки и ОТФ-нагревателем без зазора между ее боковой поверхностью и внутренней поверхностью тигля, причем ОТФ-нагреватель выполнен с возможностью перемещения вниз внутри тигля, а тигель установлен на донышке-подставке. Монокристаллы, кристаллизуясь от затравочного кристалла, вырастают внутри ячеек сетки размерами от 5 до 500 мкм. В результате получают сетку для матричного детектора, все ячейки которой заполнены монокристаллическим материалом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

2344207
выдан:
опубликован: 20.01.2009
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ-СЦИНТИЛЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ ИОДИДА НАТРИЯ ИЛИ ЦЕЗИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к выращиванию из расплава монокристаллов галогенидов, а именно иодида натрия или цезия, в температурном градиенте и с использованием нагревательного элемента, погруженного в расплав. Способ включает выращивание монокристаллов путем вытягивания вниз кристалла из расплава в тигле при градиенте температуры с использованием ростовой камеры и теплового узла с многосекционным фоновым нагревателем. Выращивание осуществляют в насыщенных парах компонентов выращиваемого кристалла с использованием дополнительного нагревателя (ОФТ нагревателя), погруженного в расплав вблизи фронта кристаллизации, термопар в корпусе ОФТ нагревателя и в дне тигля, установленного на подставке, при этом в процессе выращивания на фронте кристаллизации создают осевой градиент температуры в диапазоне от 50 до 200°С/см и радиальный - в диапазоне от 2 до 8°С/см, а после окончания выращивания осуществляют охлаждение монокристалла в условиях осевого и радиального градиентов температуры величиной меньше 0.2°С/см. Способ осуществляется в устройстве, содержащем ростовую камеру 8, тепловой узел с многосекционным фоновым нагревателем 11, отличающемся тем, что оно дополнительно снабжено ОФТ нагревателем 4, погруженным в расплав 5 вблизи фронта кристаллизации, термопарами 17 и 18, размещенными в кварцевом корпусе 20 ОФТ нагревателя и подставке 3 соответственно, затравочным кристаллом 1а в виде диска, вставленным в кварцевый тигель 2 без дна, при этом ОФТ нагреватель размещен относительно стенок тигля 2 без зазора, а в его корпусе 20 выполнены от 4 до 8 сквозных отверстий или канавок по боковой поверхности сечением не более 0.7-1 мм2 для подачи свежего расплава из области, расположенной над ОФТ нагревателем, в область выращивания. В этом случае расплав, протекая в зазор между затравкой и стенкам тигля, успевает затвердеть и не вытекает из него; отсутствие прямого контакта затравки с тиглем исключает возникновение напряжений на начальной стадии кристаллизации, и возможные дефекты не наследуются при росте. Изобретение позволяет обеспечить герметизацию составного тигля, получать качественные монокристаллы-сцинтилляторы, избегая стадии дополнительного их отжига после извлечения из камеры. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 ил.

2338815
выдан:
опубликован: 20.11.2008
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ LiNbO3 И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов LiNbO3 стехиометрического состава, используемого в нелинейной оптике. Монокристаллы LiNbO3 плавятся инконгруэнтно и поэтому для получения монокристаллов стехиометрического состава используют вытягивание монокристалла из жидкой фазы эвтектического состава с подпиткой твердой фазой предварительно синтезированного соединения, подогреваемой снизу и сверху двухслойным спиральным электронагревателем, помещенным в жидкую фазу и установленным с зазором относительно подпитывающей твердой фазы, а уменьшение градиентов температуры в жидкой фазе и получаемом монокристалле осуществляют использованием печи для подогрева монокристалла. Устройство включает механизм вытягивания монокристалла, теплоизолированный тигель с подпитывающей твердой фазой, плоский нагреватель тигля с теплоизоляцией, двухслойный спиральный электронагреватель с поперечным сечением спиралей в виде перевернутых желобов, перекрывающих все сечение тигля, установленный с зазором относительно подпитывающей твердой фазы, при этом двухслойный спиральный электронагреватель снабжен электродами, проходящими через теплоизоляцию печи для подогрева монокристалла и скрепленными с ней. Нагреватели устройства формируют плоские изотермические поверхности по высоте тигля, двухслойный спиральный электронагреватель с поперечным сечением спиралей в виде перевернутых желобов, перекрывающих все сечение тигля, отводит пузырьки воздуха, выделяющиеся при растворении подпитывающей твердой фазы, от фронта кристаллизации к стенкам тигля, установка двухслойного спирального электронагревателя с зазором относительно подпитывающей твердой фазы обеспечивает ее нагрев до температуры растворения при условии уменьшения градиентов температуры в жидкой фазе и монокристалле, что осуществляется использованием печи с теплоизоляцией для подогрева вытягиваемого монокристалла, входящей в тигель по мере растворения подпитки и роста монокристалла. Это стабилизирует условия проведения диффузионного механизма роста, снижает термические напряжения в монокристалле и обеспечивает получение структурно-совершенных монокристаллов LiNbO3 стехиометрического состава с точностью около 0,1%. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

2330903
выдан:
опубликован: 10.08.2008
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ГЕРМАНИЯ МЕТОДОМ ОТФ

Изобретение относится к выращиванию из расплава легированных монокристаллов германия в температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, погруженного в расплав. Способ включает выращивания легированных монокристаллов германия из расплава в тигле на кристаллографически ориентированную затравку диаметром, равным внутреннему диаметру тигля, в условиях теплового осевого потока вблизи фронта кристаллизации - методом ОТФ, с использованием фонового нагревателя и погруженного в расплав двухсекционного нагревателя (ОТФ-нагревателя) путем перемещения тигля с затравкой и растущим кристаллом в холодную зону печи относительно ОТФ-нагревателя, поддерживаемого при постоянной температуре, при наличии разных начальных концентраций легирующих примесей C1 и С2 в зонах расплава W 1 и W2, при толщине слоя расплава h в зоне W1. Управление формой фронта кристаллизации ведут одновременно ОТФ- и фоновым нагревателями, при этом в ходе вытягивания кристаллов температуру дна тигля T 4(t) уменьшают в соответствии с законом: T 4(t)=T4°-a×t, где Т 4° - начальное значение температуры, a=v( p×gradTp+Q) кр, v - скорость вытягивания кристалла, p - теплопроводность расплава германия, gradTp - осевой градиент температуры в расплаве, при котором выращивают кристалл, Q - теплота кристаллизации, кр - теплопроводность кристалла германия, величину h выбирают из условия h<0.3D, где D - диаметр ОТФ-нагревателя, а соотношение начальных концентраций C1 и C2 соответственно в зонах W 1 и W2 удовлетворяет условию C 1=C2/K, где К - равновесный коэффициент сегрегации для используемой легирующей примеси. Способ позволяет получать легированные монокристаллы германия диаметром до 76 мм без полос роста с высокой поперечной макрооднородностью распределения сопротивления: 1.5-2.5%. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

2330127
выдан:
опубликован: 27.07.2008
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ Cd1-xZn xTe, где 0 х 1

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов Cd1-xZnxTe, где 0 x 1 из расплава под высоким давлением инертного газа. Способ осуществляют путем вытягивания тигля с расплавом в холодную зону со скоростью v, при этом сначала осуществляют перегрев расплава и его выдержку, после чего осуществляют рост кристаллов в тигле (1) с термодатчиками (8, 9), расположенными на дне и боковой стенке тигля, в условиях осевого теплового потока с градиентом температуры gradTax вблизи фронта кристаллизации - ОТФ методом, с использованием погруженных в расплав нагревателя (3) или перегородки, изготовленной из высокотеплопроводного материала, с размещенными внутри термодатчиками (6, 7) при наличии радиального температурного градиента gradTrad вдоль дна нагревателя или перегородки, устанавливленных с зазором от стенки тигля, при этом нагреватель или перегородка делят расплав на две зоны W1 и W 2, в которых размещают шихту разного состава, причем в процессе роста измеряют толщину слоя расплава h в зоне W 1. Способ обеспечивает 1) управление составом в продольном направлении за счет создания зоны подпитки, благодаря делению расплава на две зоны погруженным в расплав нагревателем, 2) управление составом в поперечном направлении за счет управления с помощью нагревателя формой фронта кристаллизации, 3) контроль величины перегрева расплава с помощью термодатчиков в нагревателе, 4) возможность получения малодислокационных кристаллов за счет создания одномерного теплового поля вблизи фронта кристаллизации, 5) повышение микрооднородности кристаллов за счет создания вблизи межфазной поверхности слабых ламинарных течений, 6) получение кристаллов больших размеров (диаметром до 100-150 мм). Выращенные кристаллы характеризуются высокой степенью макро- и микрооднородности (отклонения от заданного состава в объеме составляют <0,5 at %, средняя плотность ямок травления - 5·103 см -2 без отжига). 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

2330126
выдан:
опубликован: 27.07.2008
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ

Изобретение относится к области получения профилированных монокристаллов кремния, на основе которых могут изготавливаться полупроводниковые приборы нового поколения. Выращивание монокристаллов кремния осуществляют методом вертикальной бестигельной зонной плавки, включающим создание на расположенном вертикально исходном слитке кремния капли расплава с помощью индуктора, затравление выращиваемого монокристалла на затравке, в виде ориентированного в направлении [111] монокристалла кремния, разращивание конусной части выращиваемого монокристалла до заданного диаметра при смещении исходного слитка и индуктора в горизонтальной плоскости и при условиях выращивания, обеспечивающих выпуклый фронт кристаллизации на растущем монокристалле и в момент достижения заданного диаметра выращиваемого монокристалла выход грани (111) на поверхность в центре расплава, а затем - выращивание полого монокристалла, при положении столбика расплава, соединяющего покоящееся на растущем монокристалле кольцо расплава с каплей на исходном слитке, между краем грани (111) и цилиндрической поверхностью растущего монокристалла. Изобретение позволяет получать полые (трубчатые) бездислокационные монокристаллы кремния с кристаллографической ориентацией [111] высокой степени чистоты с совершенной структурой. 3 ил.

2324017
выдан:
опубликован: 10.05.2008
Наверх