Выращивание монокристаллов зонной плавкой, очистка зонной плавкой: .отличающееся затравочным кристаллом, например его кристаллографической ориентацией – C30B 13/34

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.

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 Т₃-Т₂=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.

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.

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.

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.