ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе

Классы МПК:C30B7/02 выпариванием растворителя
C30B29/22 сложные оксиды
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт стали и сплавов" (технологический университет) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-02-28
публикация патента:

Изобретение относится к способам получения ориентированных монокристаллов, применяемых в лазерной физике, акустоэлектронике, оптоэлектронике для реализации пьезоэлектрических и нелинейнооптических эффектов. Выращивание монокристаллов осуществляют из раствора на прямоугольную затравку, изготовленную из Z-среза монокристалла, размер которой в направлении [способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 ] значительно меньше, чем в направлении [способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 ], размещают ее внутри разъемного формообразователя в виде замкнутой рамки, собранного из отдельных планок, каждую из которых устанавливают относительно друг друга и торцов затравки под углами, обеспечивающими заданную форму и размеры растущего монокристалла в виде заготовки. При выращивании монокристалла для изготовления прямоугольной заготовки нелинейного оптического элемента формообразующие планки устанавливают исходя из условия соблюдения синхронизма, обеспечивающего расположение прямоугольной заготовки под углом 30° к направлению [способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 ] растущего монокристалла. Изобретение позволяет перейти от традиционного технологического процесса, когда при свободном размещении затравки в реакционном объеме кристаллизатора получают кристалл с естественным для данного вещества габитусом, к технологическому процессу, который позволяет получить непосредственно в процессе выращивания монокристалл-заготовку, который по своим размерам и форме максимально приближен к размерам и форме изготавливаемого из него оптического элемента. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил. способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529

Рисунки к патенту РФ 2332529

способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529

Изобретение относится к способам получения ориентированных монокристаллов, применяемых в лазерной физике, акустоэлектронике, оптоэлектронике для реализации пьезоэлектрических и нелинейнооптических эффектов. Изобретение позволяет перейти от традиционного технологического процесса, когда при свободном размещении затравки в реакционном объеме кристаллизатора получают кристалл с естественным для данного вещества габитусом, к технологическому процессу, который позволяет получить непосредственно в процессе выращивания монокристалл-заготовку заданных габаритов и формы для изготовления оптических элементов.

Известны несколько традиционных способов выращивания монокристаллов иодата лития: метод изотермического испарения растворителя (Кристаллография, 1961, т.6, вып.1, с.146) и метод концентрационного и температурного перепада (Иодат лития. Выращивание кристаллов их свойства и применение. 1980, Новосибирск: Наука, с.29-33). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития гексагональной модификации на затравку Z-среза заданной формы изотермическим испарением водного раствора иодата лития (SU 1605584, м. кл. С30В 7/02, 29/22, 27.04.1996).

У кристаллов, выращенных традиционными методами, естественная огранка представляет собой комбинацию двух простых форм: гексагональной призмы способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 и гексагональной пирамиды способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 .

При изготовлении оптических элементов из монокристаллов с такой огранкой весьма низка эффективность использования их объема. Это связано с тем, что оптические элементы необходимо изготавливать из наиболее совершенной части монокристалла. Ряд последовательных технологических операций по изготовлению оптического элемента из кристалла (придание необходимой формы и размера, шлифовка и пр.) приводят к тому, что в отходы уходит его значительная часть. В отходы неизбежно уходит зона регенерации затравки монокристалла и равная ей по объему часть кристалла с максимальной концентрацией дислокации и неконтролируемых микропримесей. Уходит в отходы также замыкающая выращенный монокристалл гексагональная пирамида и значительная часть его основного объема - гексагональной призмы. Т.е. большая часть долгорастущего и дорогостоящего кристалла уходит в отходы.

Особенно неэкономично используется объем монокристалла иодата лития и при изготовлении оптических элементов для преобразователей частоты лазерного излучения. Это связано с тем, что заготовку оптического элемента - прямоугольный параллелепипед - необходимо также вписать в наиболее совершенную часть монокристалла, причем эта заготовка должна быть расположена под углом синхронизма в 30° к направлению способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 этого монокристалла. Т.е. при изготовлении нелинейного оптического элемента из монокристалла, выращенного этими способами, первоначально необходимо механическими методами (резка, шлифовка и т.д.) создать базовую плоскость, ориентированную (рентгеновскими методами) относительно направления способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 под углом синхронизма. Дальнейшие последовательные технологические операции, позволяющие получить прямоугольную заготовку оптического элемента, приводят к тому, что и в этом случае в отходы также уходит большая часть монокристалла.

Изготовление нелинейных оптических элементов из монокристаллов, выращенных на профилированной затравке, в значительной мере повышает эффективность использования объема монокристалла. Эффективность возрастает не только за счет уменьшения высоты зоны регенерации в направлении способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 и соответствующего уменьшения высоты и объема пирамидальной части монокристалла, но и за счет появившейся возможности разместить весь изготавливаемый элемент непосредственно между и максимально близко к двум противоположным граням ± способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 монокристалла. При таком уплощении профилированный монокристалл иодата лития становится более технологичным. Но и в этом случае значительная часть объема монокристалла, прилегающая к естественным граням, и его пирамидальная часть при изготовлении оптического элемента уходит в отходы.

Таким образом, естественная огранка выращенных из раствора монокристаллов иодата лития является препятствием для создания более экономичной и эффективной технологии при изготовлении оптических элементов и, в частности, нелинейных оптических элементов.

Невозможность изготовить оптический элемент, не отправив значительную часть монокристалла в отходы, является принципиальной особенностью монокристаллов иодата лития, выращенных традиционными способами.

Технический результат изобретения заключается в создании условий, позволяющих вырастить монокристалл иодата лития, который по своим размерам и форме максимально приближен к размерам и форме изготавливаемого из него оптического элемента. Технический результат обеспечивается тем, что плоская прямоугольная затравка, изготовленная из Z-среза монокристалла, размер которой в направлении способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 значительно меньше, чем в направлении способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 , размещается внутри специального разъемного формообразователя в виде замкнутой рамки, собранной из отдельных пластин, которые устанавливаются под необходимыми углами относительно друг друга и торца затравки. Это и определяет заданную форму и размеры растущего монокристалла.

Изобретение поясняется чертежом, на котором отображены основные элементы и этапы монтажа формообразователя, позволяющего обеспечить необходимый технический результат. Рассматриваются четыре возможных последовательно усложняющихся и последовательно более эффективных варианта (Фиг.1-4).

Первый вариант (Фиг.1):

- плоская профилированная затравка Z-среза монокристалла 1 размещается на планке основания 2 собираемого формообразователя. Планки 3, 4 и 5, замыкающие рамку формообразователя, устанавливаются относительно планки 2 под углом 90° относительно каждой из предыдущих планок. Внутренние углы формообразователя способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =90°. Формообразователь позволяет получить технологичный и экономичный по форме монокристалл для дальнейшего использования.

Второй вариант (Фиг.2):

- плоская профилированная затравка Z-среза монокристалла 1 размещается на планке основания 2 собираемого формообразователя. Планка 3 устанавливается относительно планки 2 под углом синхронизма способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 - первый внутренний угол формообразователя. Планка 4 устанавливаются под углом способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =180-способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 к предыдущей и будет параллельна плоскости затравки. Планка 5, замыкающая рамку формообразователя, устанавливается под углом способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =90°. Угол способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =90° образовался автоматически. Формообразователь позволяет получить технологичный и экономичный монокристалл для изготовления нелинейного оптического элемента с готовой базовой плоскостью под углом синхронизма относительно направления способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 .

Третий вариант (Фиг.3):

- плоская профилированная затравка Z-среза монокристалла 1 размещается на планке основания 2 собираемого формообразователя. Планка 3 устанавливается относительно планки 2 под углом синхронизма способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 - первый внутренний угол формообразователя. Планка 4 устанавливаются под углом способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =90° относительно предыдущей планки 3, образуя второй внутренний угол формообразователя. Планка 5, замыкающая рамку формообразователя, устанавливается под углом способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =180°-способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 - это третий внутренний угол формообразователя. Четвертый внутренний угол способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =90° образуется автоматически. Формообразователь позволяет получить заготовку нелинейного оптического элемента с двумя ориентированными плоскостями.

Четвертый вариант (Фиг.4):

- плоская профилированная затравка Z-среза монокристалла 1 размещается на планке основания 2 собираемого формообразователя. Планка 3 устанавливается относительно планки 2 под углом синхронизма способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 - первый внутренний угол формообразователя. Следующие две планки - 4 и 5 устанавливаются под углами способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =90° относительно каждой из предыдущих планок это второй и третий внутренние углы формообразователя. В результате образуется замкнутая рамка формообразователя с внутренними углами: способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 - угол синхронизма, способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =90° и способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 =180°-способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 , который образовался автоматически. Формообразователь позволяет получить заготовку нелинейного оптического элемента уже с тремя ориентированными плоскостями.

Во всех случаях ширина формообразующих планок должна быть несколько больше, чем расчетная толщина выращиваемого монокристалла, чтобы исключить их врастания в монокристалл.

В первых трех вариантах растущий монокристалл полностью заполняет внутреннее пространство формообразователя и не зависит от соотношения длина затравки / высота формообразователя. В четвертом варианте для того чтобы формообразователь полностью заполнился растущим монокристаллом, при расчете его размеров необходимо учитывать соотношение величины прироста кристалла в направлении способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 к величине бокового прироста.

По сравнению с кристаллами, полученными традиционными способами, описанный способ выращивания монокристаллов иодата лития обеспечивает значительные преимущества при использовании этих кристаллов для изготовления оптических элементов:

- удобную технологичную форму выращенных монокристаллов, исключающую целый ряд трудоемких технологических операций при изготовлении оптических элементов;

- возможность получить непосредственно в процессе выращивании ориентированную монокристаллическую заготовку нелинейного оптического элемента;

- высокую эффективность использования объема монокристалла, т.е. значительно снижение количества отходов при изготовлении любых оптических элементов;

- высокую эффективность собственно процесса выращивания монокристаллов иодата лития. В стандартном кристаллизаторе можно разместить несколько формообразователей, которые собираются на одном держателе, обеспечивающем равномерное поступление маточного раствора к растущим граням при реверсивном вращении всей системы, т.е. вырастить за один цикл из одного объема маточного раствора несколько монокристаллов.

Способ иллюстрируется следующим примером.

Пример.

Выращены пять монокристаллов иодата лития (способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 -LiIO3) в одном кристаллизаторе. Один на традиционной профилированной затравке и четыре профилированных монокристалла с применением формообразователей в соответствии с четырьмя вышеописанными вариантами. Все монокристаллы выращены одним из возможных методов выращивания монокристаллов иодата лития - методом изотермического испарения растворителя при температуре 40°С. Размеры затравок и размеры формообразователей выбраны так, чтобы из совершенной части каждого из монокристаллов можно было изготовить только по одной заготовке для оптического элемента одинакового размера. Т.е. предусматривались минимальные размеры монокристаллов для одинакового размера заготовок. Это обеспечило возможность провести сравнение по эффективности использования объема выращенных монокристаллов и проанализировать их технологические особенности - наличие и количества не требующих предварительной технологической обработки ориентированных плоскостей. Данные по сравнительному анализу приведены в таблице 1.

При этом необходимо отметить, что все кристаллы имели характерную для иодата лития структуру зоны регенерации затравки и равную ей по высоте характерную зону с повышенным содержанием дислокации, которые в соответствии с предварительным расчетом не попадали в объем изготовленных заготовок оптических элементов.

Области кристаллов, находящиеся в непосредственной близости от ограничивающих планок формообразователя видимых дефектов - трещин и захваченного маточного раствора - не имели. Внешние поверхности монокристаллов, которые в процессе выращивания касались планок формообразователей, - блестящие гладкие и не имеют на поверхности выступов и раковин.

Таблица 1.
Кристалл иодата лития (способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 -LiIO3)Объем кристалла (мм3) Vк Объем элемента (мм3 ) VэЭффективность использ. объема кристалла Vэ/V к·100%Ко-во готовых граней заготовки
Профилированный без формообразователя (прототип)34101176 34,52
Профилированный с формообразователем (Фиг.1) 2184117654 2
Профилированный с формообразователем (Фиг.2)21841176 543
Профилированный с формообразователем (Фиг.3) 2054117657,5 4
Профилированный с формообразователем (Фиг.4)1932 1176615

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ выращивания монокристаллов иодата лития гексагональной модификации из раствора на прямоугольную затравку, изготовленную из Z-среза монокристалла, отличающийся тем, что затравку, размер которой в направлении [способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 ] значительно меньше, чем в направлении [способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 ], размещают внутри разъемного формообразователя в виде замкнутой рамки, собранного из отдельных планок, каждую из которых устанавливают относительно друг друга и торцов затравки под углами, обеспечивающими заданную форму и размеры растущего монокристалла в виде заготовки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выращивании монокристалла для изготовления прямоугольной заготовки нелинейного оптического элемента формообразующие планки устанавливают, исходя из условия соблюдения синхронизма, обеспечивающего расположение прямоугольной заготовки под углом 30° к направлению [способ выращивания профилированных монокристаллов иодата лития   гексагональной модификации на затравку, размещаемую в формообразователе, патент № 2332529 ] растущего монокристалла.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2332529

patent-2332529.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C30B7/02 выпариванием растворителя

Класс C30B29/22 сложные оксиды

Патенты РФ в классе C30B29/22:
способ соединения деталей из тугоплавких оксидов -  патент 2477342 (10.03.2013)
способ выращивания объемных монокристаллов александрита -  патент 2471896 (10.01.2013)
способ получения сложного оксида со структурой силленита -  патент 2463394 (10.10.2012)
способ получения монокристаллов высокотемпературных сверхпроводящих соединений типа "123" -  патент 2434081 (20.11.2011)
pr-содержащий сцинтилляционный монокристалл, способ его получения, детектор излучения и устройство обследования -  патент 2389835 (20.05.2010)
способ получения совершенных кристаллов трибората цезия из многокомпонентных растворов-расплавов -  патент 2367729 (20.09.2009)
способ получения кристаллов иодата лития для широкополосных преобразователей ультразвука -  патент 2347859 (27.02.2009)
способ получения кристалла на основе бората и генератор лазерного излучения -  патент 2338817 (20.11.2008)
полупроводниковый антиферромагнитный материал -  патент 2318262 (27.02.2008)
способ выращивания объемных монокристаллов хризоберилла и его разновидностей -  патент 2315134 (20.01.2008)


Наверх