Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского: .выращивание из пленки кристаллов с определенными гранями с использованием формоизменяющих матриц или щелей – C30B 15/34

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 15/00 Выращивание монокристаллов вытягиванием из расплава, например по методу Чохральского
C30B 15/34 .выращивание из пленки кристаллов с определенными гранями с использованием формоизменяющих матриц или щелей

Патенты в данной категории

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЕВ КАРБИДА КРЕМНИЯ

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.

2520480
патент выдан:
опубликован: 27.06.2014
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ

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.

2507320
патент выдан:
опубликован: 20.02.2014
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
патент выдан:
опубликован: 20.02.2014
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ ГЕРМАНИЯ ИЗ РАСПЛАВА

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.

2491375
патент выдан:
опубликован: 27.08.2013
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ В ВИДЕ ПОЛЫХ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

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.

2451117
патент выдан:
опубликован: 20.05.2012
САПФИР С r-ПЛОСКОСТЬЮ, СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

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.

2448204
патент выдан:
опубликован: 20.04.2012
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ

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.

2439214
патент выдан:
опубликован: 10.01.2012
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА САПФИРА С ОРИЕНТАЦИЕЙ В С-ПЛОСКОСТИ

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.

2436875
патент выдан:
опубликован: 20.12.2011
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ НА ПОДЛОЖКЕ

Изобретение относится к области выращивания из расплава поликристаллических слоев кремния, а именно к способам нанесения тонких пленок кремния на подложку для изготовления солнечных элементов. Устройство для выращивания поликристаллических слоев 5 кремния включает тигель 1 для расплава 2 кремния, подложку 4 из графитовой фольги, являющуюся электродом солнечного фотоэлемента, и капиллярный питатель, снабженный, по меньшей мере, одним вращающимся роликом 3, соприкасающимся с расплавом 2 кремния в тигле 1. Ролик может быть выполнен с текстурированной поверхностью. В процессе выращивания осуществляют перемещение ролика относительно подложки или подложки относительно ролика, ролик располагают над подложкой и/или под подложкой, роликом на подложку одновременно наносят несколько легирующих веществ, ролик и подложку располагают по отношению друг к другу таким образом, чтобы обеспечить нанесение кремния в горизонтальной или вертикальной плоскости. Изобретение позволяет снизить расход кремния за счет меньшей толщины слоев кремния (30-50 мкм) при ширине, равной ширине стандартной солнечной пластины, составляющей 156 мм, увеличить скорость нанесения до 5 см в минуту и более, уменьшить количество операций при изготовлении за счет удаления операции нанесения электрода и, в конечном счете, снизить себестоимость солнечного элемента при сохранении его функциональных характеристик. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

2390589
патент выдан:
опубликован: 27.05.2010
МОНОКРИСТАЛЛ САПФИРА, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) И ИСПОЛЬЗУЕМОЕ В НЕМ ПЛАВИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение имеет отношение к созданию монокристаллических компонентов из сапфира, широко используемых в оптических применениях, в том числе военных и промышленных. Раскрыты монокристаллические листы сапфира, имеющие желательные геометрические параметры, в том числе с длиной больше ширины, которая больше толщины, при этом ширина составляет не меньше чем 28 см, а изменение по толщине не превышает 0,2 см. Монокристаллы могут иметь и другие геометрические параметры, такие как максимальное изменение толщины, причем кристаллы после выращивания могут иметь главным образом симметричный участок шейки, связанный с переходом от шейки в основное тело кристалла. Способ изготовления монокристалла сапфира включает создание расплава в тигле, имеющем кристаллизатор, при этом горизонтальное поперечное сечение тигля отличается от кругового, и он имеет коэффициент формы, составляющий, по меньшей мере, 2:1, при этом коэффициент формы определен как отношение длины тигля к ширине тигля, динамическую регулировку температурного градиента вдоль кристаллизатора и вытягивание монокристалла из кристаллизатора. Изобретение позволяет создавать листы сапфира больших размеров и массы с однородной толщиной при умеренных производственных затратах. 3 н. и 50 з.п. ф-лы, 6 ил.

2388852
патент выдан:
опубликован: 10.05.2010
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ОБЪЕМНЫХ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к технологии выращивания из расплавов объемных прямоугольных кристаллов сапфира с заданной кристаллографической ориентацией. Устройство содержит вакуумную камеру 1 с установленным в ней тиглем 2 с прямоугольным формообразователем 3, размещенным во внутреннем пространстве нагревателя 4, собранного из ламелей, расположенных по образующей нагревателя 4, повторяющей форму тигля 2. Свободные концы ламелей закреплены на токовводах 5. Тигель 2 и образующая нагревателя 4, по которой расположены ламели, имеют прямоугольную форму, высота ламелей превышает высоту тигля на 20-25%, количество ламелей, расположенных в средней части каждой стороны образующей и составляющей 1/3 ее ширины, в 2-2,2 раза меньше количества ламелей, расположенных по краям стороны, а площадь поперечного сечения формообразователя на 35-45% меньше, чем площадь поперечного сечения тигля. Ламели могут быть выполнены сплошными или составными, состоящими из двух одинаковых секций, расположенных одна над другой. Прямоугольная форма тигля и образующей нагревателя, по которой расположены ламели, выполнена со скруглениями. Устройство позволяет снизить длительность процесса и потери исходного сырья при выращивании высококачественных крупноразмерных кристаллов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

2368710
патент выдан:
опубликован: 27.09.2009
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ СЛОЕВ КРЕМНИЯ НА УГЛЕРОДНОЙ ПОДЛОЖКЕ

Изобретение относится к области выращивания из расплава поликристаллических слоев кремния и может найти применение в производстве солнечных элементов (фотопреобразователей). Устройство для выращивания слоев 5 кремния на углеродной подложке 4, включает тигель, подложку, соединенную с механизмом ее перемещения, капиллярный питатель и нагреватель 2 питателя, при этом капиллярный питатель и тигель совмещены в одной детали 1 в форме полой лодочки с донной щелью, в которую заправлен элемент 3 из углеродного кариллярно-пористого материала: углеродного войлока или углеграфитовой ткани, контактирующий с подложкой. Изобретение позволяет упростить и удешевить конструкцию теплового блока и системы управления им, повысить однородность теплового поля в плоскости подложки, а также снизить расход электроэнергии и уменьшить габариты ростовой камеры. 2 ил.

2365684
патент выдан:
опубликован: 27.08.2009
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к области получения профилированных кристаллов тугоплавких соединений, например лейкосапфира, рубина, алюмоиттриевого граната др., выращиванием из расплава методом Степанова. Устройство содержит тигель с установленным в нем формообразователем с вертикальными капиллярными каналами, при этом оно снабжено насадкой, закрепленной на нижнем конце формообразователя, охватывающей его с образованием замкнутой полости, сообщающейся с полостью тигля через отверстия, выполненные в насадке. Насадка может быть закреплена на нижнем конце формообразователя как с плотным прилеганием к его боковым стенкам, так и с образованием зазора между боковыми стенками насадки и формообразователя. В полости насадки ниже торца формообразователя может быть размещен наполнитель с возможностью прохода расплава к капиллярным каналам. Наполнитель может быть выполнен в виде стержней, или пластин, или проволоки и размещен в полости насадки в несколько слоев. Использование насадки, предотвращающей зарастание капиллярных каналов материалом тигля, обеспечивает получение кристаллов более высокого качества, повышение выхода годного и снижение себестоимости получаемых кристаллов. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

2339747
патент выдан:
опубликован: 27.11.2008
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ ДВУСТОРОННИХ СЛОЕВ КРЕМНИЯ НА УГЛЕРОДНОЙ ФОЛЬГЕ

Изобретение относится к области выращивания из расплава поликристаллических слоев кремния и может найти применение в производстве солнечных элементов (фотопреобразователей). Устройство включает тигель для расплава, нагреватель, состоящий из двух секций нагрева: квадратной, внутри которой установлен тигель, и прямоугольной, размещенной над подложкой, подложку, соединенную с механизмом ее перемещения, капиллярный питатель, жгуты из углеродной нити, намотанные на хвостовик питателя, и вибропитатель подачи дробленого кремния, при этом в качестве подложки используют углеродную фольгу, покрытую слоями пирографита, капиллярный питатель снабжен щелью для ввода подложки, а прямоугольная секция нагрева выполнена симметричной относительно подложки и снабжена вертикальными прорезями для ее пропускания. Технический результат изобретения заключается в увеличении производительности устройства за счет выращивания тонких слоев кремния одновременно на обеих поверхностях подложки, а также за счет снижения удельного расхода исходного кремния в связи с тем, что подложка не пропитывается расплавом. 2 ил.

2332530
патент выдан:
опубликован: 27.08.2008
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов тугоплавких оксидов из расплавов методом направленной кристаллизации и может быть использовано для получения монокристаллов сапфира, соответствующих требованиям оптоэлектроники. Устройство для выращивания профилированных монокристаллов сапфира содержит вакуумную камеру с тиглем и формообразователем, вольфрамовый нагреватель, экраны, шток с затравкодержателем, снабженный механизмом подъема кристалла, установленным вне камеры, систему подпитки расплава в виде бункера с трубкой и системы управлениями нагревом и скоростью подъема кристалла. Устройство дополнительно содержит вакуумную камеру отжига, установленную над камерой с тиглем и формообразователем соосно с ней, и систему синхронизации массы выращиваемого кристалла и расхода подпитывающего материала, камера отжига имеет автономный нагреватель, высота которого равна или превышает максимальный размер длины получаемого кристалла, диаметр камеры отжига составляет 0,6-0,9 от диаметра нижней камеры, между камерами установлена перегородка с отверстиями для штока с затравкодержателем, выращиваемого кристалла и подпитки, на верхнюю кромку тигля установлена пластина с прорезями, при этом множество прорезей, параллельных друг другу и двум стенкам формообразователя, имеют ширину 50-100 мкм и расположены на расстоянии друг от друга 70-120 мкм внутри пространства, ограниченного двумя перпендикулярными им прорезями с шириной 1-1,5 мм, а концы прорезей выполнены глухими. Технический результат изобретения состоит в устранении скрытых пустот диаметром менее 50 мкм при получении кристаллов с поперечным размером более 200 мм и кристаллографической ориентацией <1010> или <1102> при одновременном уменьшении энергозатрат в 3-4 раза. Кроме того, устройство позволяет получать монокристаллы с низкой остаточной величиной внутренних напряжений, что является важным при дальнейшей механической обработке кристаллов. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

2316621
патент выдан:
опубликован: 10.02.2008
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Устройство относится к технологии выращивания из расплавов монокристаллов сапфира и может быть использовано при получении объемных кристаллов с кристаллографической ориентацией вдоль оси <1010> или <1120>. Устройство содержит вакуумную камеру с установленными в ней тиглем, прямоугольным формообразователем, нагревателем, собранным из ламелей, закрепленных на токовводах, экранами, штоком с затравкодержателем и системы регулирования скорости подъема затравочного кристалла и мощности нагревателя. Тигель, образующая ламелей и отражатель имеют прямоугольную форму, между днищем тигля и формообразователем имеется зазор, высота стенок формообразователя превышает высоту тигля, стенки формообразователя в верхней части выполнены прорезанными по ребрам и отогнутыми по прорезям в направлении стенок камеры, формообразователь опирается на верхнюю кромку стенок тигля прорезанными частями. Технический результат изобретения состоит в повышении выхода годных монокристаллов до 60% за счет достижении целостности геометрической формы кристалла с кристаллографической ориентацией по оси <1010> или <1120> и ускорении процесса. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

2310020
патент выдан:
опубликован: 10.11.2007
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ГЕРМАНИЯ

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов германия. Сущность изобретения: монокристаллы германия выращивают из расплава на затравочный кристалл с использованием формообразователя с находящимся внутри него расплавом, имеющего отверстия для удаления образующегося при кристаллизации избыточного расплава. Вначале на вращающемся затравочном кристалле осуществляют разращивание кристалла в радиальном направлении до его касания формообразователя, помещенного в тигель без расплава, затем вращение кристалла прекращают и осуществляют кристаллизацию в осевом направлении путем снижения температуры до полного затвердевания всего объема расплава, при этом используют формообразователь в месте примыкания нижней части которого к тиглю выполняют отверстия, расположенные на одинаковых расстояниях друг от друга, радиус (r) которых удовлетворяет условию r<K/h, где К=0,2 см2, h - высота расплава (см), а количество отверстий составляет 12-18. Формообразователь может быть выполнен в виде обечайки круглой, квадратной или прямоугольной формы. Изобретение позволяет повысить выход годной продукции за счет получения монокристаллов германия универсальной формы без дефектов структуры, свободных от механических напряжений, однородных по распределению примесей, с высокой производительностью и существенным снижением технологических затрат. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

2304642
патент выдан:
опубликован: 20.08.2007
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к области выращивания монокристаллов тугоплавких оксидов из расплавов методом направленной кристаллизации и может быть использовано для получения монокристаллов сапфира, соответствующих требованиям оптоэлектроники. Устройство содержит вакуумную камеру с тиглем и формообразователем, вольфрамовый нагреватель, экраны, шток с затравкодержателем, снабженный механизмом подъема кристалла, установленным вне камеры, систему подпитки расплава в виде бункера с трубкой и системы управления нагревом и скоростью подъема кристалла. Устройство дополнительно содержит вакуумную камеру отжига, установленную над камерой с тиглем и формообразователем соосно с ней, и систему синхронизации массы выращиваемого кристалла и расхода подпитывающего материала, вакуумная камера отжига имеет автономный нагреватель, высота которого равна или превышает максимальный размер длины получаемого кристалла, диаметр камеры отжига составляет 0,6-0,9 от диаметра нижней камеры, между камерами установлена перегородка с отверстиями для штока с затравкодержателем, выращиваемого кристалла и подпитки, формообразователь выполнен в виде параллелепипеда с параллельными сквозными по высоте прорезями, установлен в тигле с зазором и закреплен на стенках тигля, высота параллелепипеда составляет 20-30% от высоты тигля, ширина прорезей составляет 0,2-0,3 мм, расстояние между ними 0,2-0,5 мм, концы прорезей в горизонтальной плоскости выполнены глухими. Технический результат изобретения состоит в устранении скрытых пустот диаметром менее 50 мкм при получении кристаллов с поперечным размером менее 100 мм и кристаллографической ориентацией <1010> или <1120> при одновременном уменьшения энергозатрат в 4-6 раз. Кроме того, устройство позволяет получать монокристаллы с низкой остаточной величиной внутренних напряжений, что является важным при дальнейшей механической обработке кристаллов. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

2304641
патент выдан:
опубликован: 20.08.2007
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ТУГОПЛАВКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Изобретение относится к области получения профилированных кристаллов тугоплавких соединений, например, лейкосапфира, рубина, алюмоиттриевого граната и др., выращиванием из расплава методом Степанова. Способ включает вакуумирование плавильной камеры и разогрев тепловой зоны, напуск в плавильную камеру, по меньшей мере, одного инертного газа, доведение температуры тепловой зоны до расплавления исходного сырья в тигле с заполнением капиллярной системы формообразователя расплавом, оплавление затравочного кристалла, его разращивание на торце формообразователя и вытягивание кристалла, отрыв кристалла и охлаждение, при этом в плавильную камеру напускают смесь инертных газов, содержащую, преимущественно, аргон и, по меньшей мере, гелий, устанавливают в камере давление смеси, величина которого меньше атмосферного, и после разращивания кристалла до полного сечения, полученную часть кристалла сплавляют вплоть до затравки и снова проводят операцию разращивания, после чего ведут окончательное выращивание кристалла. После охлаждения выращенный кристалл может быть подвергнут отжигу вне плавильной камеры в два этапа, сначала в восстановительной углеродсодержащей газовой среде, включающей инертные газы, а затем в вакууме. Технический результат изобретения заключается в получении кристаллов высокого оптического качества с высокой однородностью оптических свойств, повышении выхода годного и снижении себестоимости получаемых кристаллов. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.

2299280
патент выдан:
опубликован: 20.05.2007
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к электронной промышленности, а конкретно к производству профилированных кристаллов из полупроводниковых и других материалов, применяемых в электронной промышленности. Изобретение может быть использовано также в иных отраслях, где возникает необходимость получения профилированных кристаллов для конструкционных узлов и изделий из материалов, расплавы которых смачивают материал применяемых формообразователей. Сущность изобретения: Способ заключается в выращивании профилированных кристаллов из расплава путем вытягивания перемещением затравкодержателя с сообщением вращения затравкодержателю и формообразователю с капиллярной зоной для подачи расплава, расположенной между внутренней и внешней криволинейными кромками рабочей поверхности, выполненными в виде спирали для координат которых выполняется условие

2265088
патент выдан:
опубликован: 27.11.2005
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ ОРИЕНТИРОВАННЫХ СЛОЕВ КРЕМНИЯ НА УГЛЕРОДНОЙ ТКАНИ

Изобретение относится к области выращивания из расплава поликристаллических слоев кремния и может найти применение в производстве солнечных элементов (фотопреобразователей). Сущность изобретения: устройство включает тигель для расплава, нагреватель, подложку, соединенную с механизмом ее перемещения, и капиллярный питатель. Подложка выполнена из углеродной сетчатой ткани, нагреватель состоит из двух секций нагрева: квадратной, внутри которой установлен тигель, и прямоугольной, размещенной над подложкой, причем сечение элементов нагревателя подбирается таким образом, чтобы секция нагрева тигля была перегрета относительно секции нагрева подложки. Для капиллярной подачи расплава кремния из тигля используют жгуты из углеродной нити, намотанные на хвостовик питателя, для пополнения уровня расплава в тигле используют вибропитатель подачи дробленого кремния. Технический результат изобретения заключается в увеличении производительности устройства и создании условий для получения ориентированной крупнокристаллической структуры кремниевого слоя на подложке, естественным образом открытой для создания тыльного электрического контакта. 1 ил.

2264483
патент выдан:
опубликован: 20.11.2005
УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ГРУППОВОГО ВЫРАЩИВАНИЯ ОРИЕНТИРОВАННЫХ СЛОЕВ КРЕМНИЯ НА УГЛЕРОДНОЙ ТКАНИ

Изобретение относится к области выращивания из расплава поликристаллических слоев кремния и может найти применение в производстве солнечных элементов (фотопреобразователей). Сущность изобретения: устройство включает тигель для расплава, установленный внутри нагревателя, подложки, соединенные с механизмами их перемещения, и капиллярный питатель. Подложки выполнены из углеродной сетчатой ткани, а капиллярный питатель состоит из двух горизонтальных секций, размещенных слева и справа от тигля, каждая из которых имеет хвостовик, обмотанный жгутами из углеродной нити. Тигель выполнен с донным полым удлиненным носиком, снабженным независимым нагревателем, под тиглем установлена емкость для слива тигельного остатка, внутренняя поверхность которой покрыта слоем гексагонального нитрида бора, а над тиглем установлен вибрационный питатель для подачи дробленого кремния. 1 ил.

2258772
патент выдан:
опубликован: 20.08.2005
СЦИНТИЛЯЦИОННОЕ ВЕЩЕСТВО (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к сцинтилляционным материалам и может быть использовано в ядерной физике, медицине и нефтяной промышленности для регистрации и измерения рентгеновского, гамма- и альфа-излучений; неразрушающего контроля структуры твердых тел; трехмерной позитрон-электронной и рентгеновской компьютерной томографии и флюорографии. Сцинтилляционные вещества на основе силиката, содержащего лютеций Lu и церий Се, имеют состав, который выражается химическими формулами

CexLi2+2y-xSi1-yО5+y ,

CexLiq+pLu2-p+2y-x-z AzSi1-yO5+y-р,

Ce xLiq+pLu9,33-x-p-z 0,67AzSi6O26-p,

где А - по крайней мере один из элементов группы Gd, Sc, Y, La, Eu, Tb; x - от 1×10-4 ф.ед. до 0,02 ф.ед, y - от 0,024 ф.ед. до 0,09 ф.ед, z не более чем 0,05 ф.ед; q не более чем 0,2 ф.ед, р не более чем 0,05 ф.ед.

Ce xLi1+q+pLu9-x-p-zAzSi 6O26-р,

z не более чем 8,9 ф.ед.

Получаемые сцинтилляционные вещества обладают большой плотностью, высоким световым выходом, малым временем послесвечения и малым процентом потерь при изготовлении сцинтилляционных элементов для трехмерных томографов (PET). 16 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.

2242545
патент выдан:
опубликован: 20.12.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ПРОФИЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Изобретение относится к производству монокристаллов, к устройствам для выращивания монокристаллов из расплавов, и может быть использовано для получения профилированных калиброванных объемных монокристаллов, в частности сапфира. Сущность изобретения: устройство для выращивания профилированных монокристаллов на затравочном кристалле включает тигель для расплава, нагреватель и размещенный в тигле формообразователь, выполненный в виде монолитного цилиндра или призмы со сквозными горизонтальными каналами в нижней части и с глухими центральным и наклонными каналами, пересекающими горизонтальные каналы, при этом центральный канал выходит к затравочному кристаллу, а наклонные каналы выходят на боковую поверхность в верхней части формообразователя, нагреватель выполнен из отдельных, одинаковых по длине и конфигурации U-образных изогнутых по форме тигля ламелей из калиброванных прутков тугоплавких металлов и сплавов, собранных в круг или в секции по образующей, повторяющей форму формообразователя. Для выращивания кристаллов с кубической и гексагональной решетками суммарное количество ламелей кратно 12. Изобретение позволяет исключить образование микропор и малоугловых структурных новообразований, увеличить выход изделий и сократить количество отходов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

2230839
патент выдан:
опубликован: 20.06.2004
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов из вязких расплавов тугоплавких оксидов методом Чохральского для получения объемных профилированных монокристаллов с высокой степенью совершенства структуры. Сущность изобретения: в способе выращивания монокристаллов из расплавов тугоплавких оксидов на затравочный кристалл по методу Чохральского выращивание проводят из нагревателя, установленного в тигель и выполненного из собранных в секции U-образных ламелей, изогнутых в виде чаши по внутренней форме тигля, ориентированные грани затравочного кристалла располагают между секциями нагревателя, а количество секций нагревателя соответствует количеству граней затравочного кристалла. Способ позволяет увеличить выход монокристаллов с качественной структурой, увеличить загрузку шихты и получить крупногабаритные монокристаллы, сократить затраты электроэнергии и расход исходных дорогостоящих высокочистых материалов на единицу изделий. 3 ил.

2230838
патент выдан:
опубликован: 20.06.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к технологии выращивания из расплавов объемных монокристаллов сапфира и направлено на повышение срока службы элементов конструкции. Сущность изобретения: в устройстве для выращивания монокристаллов сапфира, содержащем установленные в вакуумной камере нагреватель, тигель с формообразователем, затравкодержатель, тепловые экраны, системы регулирования скорости подъема затравочного кристалла и мощности нагревателя, в тигель соосно с ним установлен вкладыш из вольфрама, который выполнен в виде чаши, повторяющей форму тигля, или в виде набора колец из вольфрамового прутка по вертикали и горизонтали, при этом по вертикали кольца установлены соосно одно на другом, а по горизонтали кольца установлены концентрически и плотно прилегающими друг к другу. Кроме того, между вкладышем в виде чаши и тиглем установлена корзина; корзина выполнена в виде 1-3 пар изогнутых по форме вкладыша и скрепленных в нижней точке вольфрамовых прутков, концы которых выступают над верхней кромкой тигля и выгнуты наружу; корзина выполнена из вольфрамовых прутков диаметром 2-3 мм; вкладыш в виде чаши выполнен с толщиной стенок 300-500 мкм; тигель выполнен из сплава молибдена и вольфрама; кольца вкладыша скреплены друг с другом, а верхнее кольцо снабжено держателями. 6 з.п.ф-лы, 3 ил.

2227822
патент выдан:
опубликован: 27.04.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к технологии выращивания из расплавов монокристаллов сапфира и направлено на совершенствование тепловой защиты системы. Сущность изобретения: в устройстве для выращивания монокристаллов сапфира, включающем вакуумную камеру, тигель с формообразователем, установленные коаксиально тиглю цилиндрический резистивный нагреватель из вольфрамовых прутков, цилиндрический отражатель, вертикальный экран в виде скрепленных между собой молибденовых цилиндров, а также верхний и нижний горизонтальный экраны, отражатель выполнен из двух пар коаксиально расположенных цилиндров из молибдена, полости внутри пар заполнены тугоплавкими материалами, а соотношение внешнего диаметра тигля и внутренних диаметров цилиндрических пар отражателя составляет 1:(1,6-1,8):(2,0-2,2) соответственно, при этом расстояние от прутков нагревателя до оси камеры составляет 0,65-0,75 от радиуса камеры. Кроме того, пары цилиндров отражателя выполнены составными по высоте; полости пар цилиндров отражателя заполнены вольфрамовыми прутками, и/или вольфрамовым порошком, и/или молибденовой губкой, и/или молибденовой губкой с добавлением смеси порошков молибдена и вольфрама. Технический результат заявляемого изобретения состоит в обеспечении возможности получения кристаллов от 20 кг при сохранении их качества и снижении затрат на систему тепловой защиты. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

2227821
патент выдан:
опубликован: 27.04.2004
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА

Изобретение относится к технологии выращивания из расплавов монокристаллов сапфира методом кристаллизации из расплава. Сущность изобретения: в устройстве для выращивания монокристаллов сапфира, содержащем установленные в вакуумной камере тигель с формообразователем в виде прямоугольной призмы, нагреватель, затравкодержатель, отражатель, подставку под тигель, тепловые экраны, системы регулирования скорости подъема затравочного кристалла и мощности нагревателя, формообразователь выполнен в виде секторов, образованных перегородкой в виде мембраны, расположенной перпендикулярно граням формообразователя, или перегородками в виде мембран, расположенных перпендикулярно друг другу и к граням формообразователя. Технический результат устройства заключается в повышение скорости роста и снижении потерь на единицу массы монокристаллов сапфира при сохранении их качества, а также в возможности получения кристаллов заданных размеров. 8 з.п.ф-лы, 3 ил.

2227820
патент выдан:
опубликован: 27.04.2004
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к производству монокристаллов и может быть использовано в технологии выращивания монокристаллов из вязких расплавов тугоплавких оксидов методом Степанова для получения объемных профилированных калиброванных монокристаллов больших диаметров с высокой степенью совершенства структуры. Сущность изобретения: способ выращивания монокристаллов на затравочном кристалле из (вязких) расплавов тугоплавких оксидов из тигля с формообразователем при создании в расплаве изотермы круглой формы включает выращивание при синхронном вращении в одну сторону тигля, формообразователя и затравочного кристалла при соответствии кристаллографических граней затравочного кристалла форме формообразователя, при этом изотерму круглой формы создают нагревателем, повторяющим форму тигля, установленного в нагреватель, собранный из ламелей U-образной формы из прутков тугоплавких металлов и сплавов, собранных (установленных) в круг или в секции, с суммарным количеством ламелей, кратным числу граней выращиваемых монокристаллов и кратным 12; затравливание осуществляют в центре формообразователя и разращивание монокристалла проводят от центра к краю формообразователя, имеющего большую температуру. Техническим результатом изобретения является выравнивание радиальных температур в тигле с расплавом, на формообразователе и в растущем кристалле и повышение выхода годного при изготовлении изделий заданного профиля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
2222647
патент выдан:
опубликован: 27.01.2004
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ИЗ РАСПЛАВА

Изобретение относится к технологии выращивания калиброванных профилированных объемных монокристаллов из расплавов тугоплавких оксидов методом Степанова. Сущность изобретения: способ выращивания монокристаллов из расплавов тугоплавких оксидов на затравочном кристалле из тигля с формообразователем заключается в том, что выращивание проводят при соответствии кристаллографических граней затравочного кристалла форме формообразователя и форме радиальной изотермы в расплаве, которую создают нагревателем, повторяющим форму тигля, установленного в нагреватель, выполненный из изогнутых U-образных ламелей, собранных в круг или в секции, с суммарным количеством ламелей, равным 12К, где К - целое число, при этом соответствие формы радиальной изотермы форме формообразователя создают количеством ламелей l в секциях нагревателя, определяемым по формуле , где m - количество граней растущего кристалла или количество сторон формообразователя; n - разность ламелей в секциях (определяется по разности сторон прямоугольника). Техническим результатом заявленного изобретения является предотвращение образования малоугловых границ в выращиваемых монокристаллах, повышение совершенства их структуры, возможность выращивания крупногабаритных профилированных калиброванных монокристаллов и повышение выхода годного при изготовлении изделий заданного профиля. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
2222646
патент выдан:
опубликован: 27.01.2004
Наверх