Употреба: Изобретението се отнася до производството на изкуствени кристали, използвани в различни области на техниката и е насочен към подобряване на хомогенността на кристалите отглеждат чрез поддържане на повърхността на филма по време на целия процес на кристален растеж. Методът съгласно изобретението за отглеждане на кристали в микрогравитация включва филм отлагане върху повърхността на първоначалния блок, където филм, направен от материал с по-ниска точка на топене от точката на топене на веществото на нарастващото кристала и стопилката която навлажнява слитъка, но не се смесва с по същество кристална в разтопено състояние. Освен това дебелината на филма на 0.15-1.0 mm работи. 1 час. п. F-Ly.
Изобретението се отнася до производството на изкуствени кристали, използвани в различни области на техниката.
Метод за получаване на кристали метод зона топене, включващ въвеждане в лодка на кристала семена и суровината и последващо нагряване се премества спрямо нагревател лодка, осигуряване на движението на стопената зона от семената на противоположния край на лодката (вж. Стр Lodiz, R.Parker. Растеж на единични кристали. М. "мир", 1974, стр. 220).
Недостатъци на известния метод са повишената механично напрежение в отглеждат кристал екрана и неравномерното разпределение на основните компоненти и примеси на обема на кристал.
Метод за получаване на единични кристали от метода на плаваща зона (К. -T. Wilke. Отглеждане кристали L. "Nedra", 1977 стр. 372-373). Методът се състои в това, че предварително подготвени гласове прът на изходен материал, който впоследствие се поставя в устройство за отопление осигури взаимното движение на буталния прът и нагревателя, който от своя страна се движи стопената зона по дължината на пръта. Стопената зона се провежда между двете части на пръта от повърхностното напрежение сили.
Недостатък на известния метод не е достатъчно висока еднаквост на кристалите се дължи на влиянието на конвекция в стопилката, причинена от гравитацията.
Метод за получаване на кристали метод зона топене плаващ под безтегловност условия (вж. I.V.Barmin, N.A.Verezub, E.S.Kopeliovich, V.V.Rakov, Е. S.Yurova. Ефектът на някои фактори върху свойствата полупроводникови материали, получени с плаваща топене зона в условия на микрогравитация. Coll. механика на флуидите и пренос на топлина към безтегловност. AN SSSR, Новосибирск, 1988, с. 132-133).
Недостатък на този метод е наличието на нехомогенности в състава (компоненти и примеси), поради наличието solutocapillary конвекция в стопилката.
Недостатък на известния метод е, че филм оксид, притежаващ по-висока температура на топене, по време на прекристализация частично пукнатини и по този начин вече не изпълнява своята функция за подтискане solutocapillary конвекция, в резултат на нехомогенност на кристала. Освен това, някои части на филм оксид се поставят в нарастващата кристала и това също влияе на качеството на кристала.
Извършване на филм с достатъчна дебелина, която позволява да се избегне разрушаване, то води до механични напрежения в отглеждат кристали.
Претендираното изобретение е насочено към подобряване на хомогенността на кристалите отглеждат чрез поддържане на повърхността на филма по време на целия процес на кристален растеж.
Този резултат се постига с това, че методът за отглеждане на кристали в микрогравитация включва филм отлагане върху повърхността на първоначалния блок, където филм, направен от материал с по-ниска точка на топене от точката на топене на веществото на нарастващото кристала и стопилката която навлажнява слитъка, но не се смесва с материала на кристала в разтопено състояние.
Резултатът е, също така, че дебелината на слоя на 0.15-1.0 мм работи.
Отличителни черти на метода от претенциите са:
изпълнява филм по повърхността на блок материал с температура на топене под точката на топене на кристалната вещество се отглежда;
изпълнява филм по повърхността на блок материал, който се топи мокри слитъка;
изпълнява филм върху повърхността на блок от материал, който не се топи смесени със стопения веществото, от което се отглежда кристал;
изпълнява филм върху повърхността на блок с дебелина 0.15-1.0 mm.
Извършване на филм върху повърхността на блок от материал, имащ точка на топене по-ниска от температурата на топене на материала на отглеждане кристал позволява да се запази филм на блок по време на целия производствен цикъл, като по този начин solutocapillary потискат конвекция и осигуряват високо еднакво кристал състав в целия екран. Тъй като температурата на топене на фолийния материал под температурата на топене на слитъка в зоната на стапяне на филма, за разлика от метода на прототип е в течно състояние, и следователно няма да се счупи. Освен това, тъй като филмът се втвърдява след втвърдяване зоната на стопилката, това намалява механичното напрежение в отглеждат кристала.
За това, че фолиото остава на повърхността на блок по време на целия производствен цикъл, включително, и е в течно състояние, на филм материал трябва да има овлажняемост срещу кристален материал, независимо в какво състояние е течно или твърдо. След това, като се има предвид, че процесът се извършва при нулева гравитация, филмът се задържа на повърхността на слитък от повърхностно напрежение сили.
Извършване на филм върху повърхността на блок от материал стопилка, който не се смесва с веществото от стопилка кристализация, на филм материал предотвратява кристала и по този начин осигурява еднаквост на състава кристал от обема.
Извършване на филм върху повърхността на блока е по-малко от 0.15 mm дебел филм не осигурява безопасност по време на целия цикъл на процеса. Извършване на дебелина на филма от повече от 1.0 mm води до оптимални изкривяване области топлината, необходима за процеса на кристален растеж, което влияе неблагоприятно върху качеството му.
Кратко описание на примери за метода на кристален растеж по метода от плаващ топене зона в безтегловност условия.
Обикновено, методът се осъществява по следния начин.
Първо, е избран от изходното съединение, от които се очаква да растат единични кристали. Материалът след това е избран експериментално за прилагане на филма на слитъка при следните условия:
Точка на топене на фолиото трябва да бъде под точката на топене на кристалния материал;
филмов материал трябва да се намокри кристалната стопилка;
стопилка филм вещество не трябва да се смесва със стопилката на кристален материал.
От приготвената такса за отглеждане на монокристали по известен метод (леене, чрез издърпване от стопилка по метода на Czochralski или Степанов и т. Г.) се получава изходен блок, който в зависимост от неговия метод на получаване може да бъде допълнително обработен или не. На изходен блок Полученото прилага филм избран за тази субстанция. Филмът може да се прилага чрез понижаване на слитъка да се стопи, последвано от охлаждане на въздух. Тъй като разтопен материал е избран по отношение на омокрящи течност блок, то обхваща напълно и е втвърдената отливка. Дебелината на използвания филм се контролира избор на температурни параметри. описан Също така, и филмът може да се прилага с други известни методи (химическо отлагане на пари, разпрашаване, и така се стопи. П.) Така синтезираният блок се поставя в обработваща станция, която е инсталирана на борда на космическа станция обслужван или автоматично земята спътник. (В този случай бяха проведени експерименти в космическата станция серията "Мир" и спътниците "фотон" и "Space"). След освобождаването на космически кораб в орбита от земята команда (автоматичен режим), или операторска станция (с оператор режим) се превръща в процес на растенията и целия цикъл на растеж кристал или плаваща топене зона или насочено втвърдяване се извършва в съответствие с програмата, предвидена в инсталацията на система за контрол, която Тя осигурява отопление използване резистивен нагревател до температура при 10-20 ° с по-висока от температурата на топене на веществото на кристала отглежда, и последващо кр lization слитък при скорост от 1-4 мм / ч.
След завършване на устройството за процес на кристализация е изключен, се охлади.
Възрастните кристали са транспортирани до Земята и изложени проучване.
Пример 1. Метод Czochralski се получава изходен блок галий Antimonide диаметър 15 mm и 110 mm в дължина. Отливката е поставен в "зона" система за обработка се намира на сателитна серия "пространство" в автоматичен режим. Не покритие на лентата не е била приложена. След прекристализация на плаващи кристали зона на топене бяха върнати на Земята и се подлага на проверка, за да установи хомогенност състав по обем, като разпространяват съпротива настройка "ASR-100C", произведено от фирма "Solid State оценяване" (САЩ), която позволява да се определи хетерогенността на до 1 резултат от експериментите установено, че степента на нееднородност е 6
Пример 2. Изходният блок галий антимонид дължина 110 mm и 15 mm в диаметър, получен по метода на насочено втвърдяване, се покрива с филм оксид GaSbO4 състав. Инсталация за плаващ топене зона се поставя вътре слитъка бе изведен в орбита на спътник "Фотон". Изследване на получените кристали след метод прекристализация на плаващ топене зона в инсталиране "ASR-100 ° С" показва, че в региони на кристала, които са разбити филм оксид (определено визуално), колебания нехомогенност в размер до 6, където филма и консервирани 1.5-1.6
Пример 3. Изходният блок галий антимонид дължина 110 mm и 15 mm в диаметър, получен по метода на насочено втвърдяване, се покрива със слой от борен анхидрид (В2 О3) 0,5 мм чрез потапяне на кристала в стопилката В2 О3. галий Antimonide Точка на топене 712 ° С, температурата на топене на борен анхидрид 450 ° С за покритие филм се поставя в блок процес слитък "сплав" комплект "фотон" на борда на сателита, за насочено втвърдяване. След процеса получените кристали бяха доведени до земята. Визуална проверка показа, че филм В2 О3 се запазва по цялата повърхност на кристала възрастен. След отстраняване на В2 О3 филм кристал гореща вода се изследва за определяне хомогенността на състава от разпространение резистентност. Установено е, че хетерогенността на колебанията в обема в размер на 1.2-1.5
Пример 4. Процесът се провежда, както е описано в пример 3 с изключение на това, че дебелината на фолиото за В2 О3 на повърхността на галий Antimonide кристал е 0,13 мм. Визуална проверка на кристала показа прекъсване филм върху някои части на кристалната повърхност. Изследване на хомогенност на състава показва, че в региони на кристала, съответстващи на повредени части на филма, нееднородност на 5,8-6,1
Пример 5. Процесът се провежда, както е описано в пример 3 с изключение на това, че дебелината на фолиото за В2 О3 е 0,15 мм. Визуална проверка на кристала показа, че филмът се запазва по цялата повърхност на кристал. Колебанията нехомогенности в състава в обема на кристал размер на 1.2-1.5
Пример 6. Процесът се провежда, както е описано в пример 3 с изключение на това, че дебелината на филма на повърхността на галий Antimonide слитък е 1.0 мм. Визуална проверка на кристала показва запазване на филм върху цялата повърхност. Колебанията в състава на нехомогенността на обема на кристали възлиза на 1.2-1.5
Пример 7 Процесът се провежда, както е описано в пример 3 с изключение на това, че дебелината на фолиото за В2 О3 на повърхността на блока е 1.1 мм. Визуална проверка на кристала показва запазване филм по цялата повърхност. Колебанията хетерогенност на обема на кристали възлиза на 1,8-2,2 изкривяване поради отпред на втвърдяване поради топлинни изкривяване полета, причинени от присъствието на филма на повърхността на слитък.
Пример 8 изходен блок галий диаметър арсенид от 20 mm и дължина 150 mm, получени по метода на Czochralski, се покрива с филм на калциев хлорид (точка на топене 772 ° С) дебелина и се поставят в единична процес 0,6 мм монтирани на космическата станция "Мир". След прекристализиране на блока на семена от кристал поплавък зона топене се довежда до земята. Визуална проверка показа филм за безопасността на цялата повърхност на кристал. Установено е, че хетерогенността на трептенията на обема на кристал не надвишава 1.5
Пример 9 Процесът се провежда, както е описано в Пример 8, с изключение на това, че фолиото се нанася изходен блок от стъкло със следния състав: 50 10 B2 3 + SiO2 + PbO + 30 10 Al2 3 (температура на размекване 500 ° С). Покритие филм остава върху цялата кристала. нехомогенност на колебания в състава е 1.4
Пример 10 Процесът се провежда, както е описано в Пример 8, с изключение на това, че фолиото се нанася изходен блок борен анхидрид 0,7 мм дебелина. Филмът остава върху цялата кристал, вибрации на нехомогенно състав 1.2
Пример 11. начална дължина германий слитък от 140 мл и диаметър 22 mm, получени по метода на насочено втвърдяване, филмът се покрива с дебелина борен анхидрид 0,6 мм. Изследване на кристал, получен по метода на плаваща зона топене в безтегловност условия, показва, че филмът се запазва през кристалната повърхност и нееднородното в колебания състава са в рамките 1,2-1,4
Пример 12. Методът осъществява, както е описано в Пример 12, с изключение на това, че източникът на германий слитък се покрива с филм на калциев хлорид, с дебелина 0,8 мм. нехомогенности в колебания състав възлиза на 1,3-1,5
Пример 13 започвайки слитък галиев арсенид получен по метода на Czochralski, дължина 150 mm и диаметър 25 mm се покрива със слой от стъкло тип "огнеупорно" точка на омекване 720 ° С дебелина 0,4 мм. Изследване на кристал, получен по метода от плаващ топене зона в безтегловност условия, показва запазване на депозиран чаша Изберете spoya нехомогенност в кристала не повече от 1.2-1.4
По този начин, получаването на кристали плаващи метод зона топене под безтегловност условия в присъствието на първоначалната дебелина слитък от 0.15-1.0 mm филм от материал, имащ точка на топене по-ниска от температурата на топене на материала на отглеждане кристал, може значително да се подобри хомогенността на кристалите.
ПРЕТЕНЦИИ
1. Метод за отглеждане на кристали в микрогравитация, включващ прилагане към повърхността на филма изходен блок и след това отглеждане на кристала от стопилката, характеризиращ се с това, че филмът е направен от материал с по-ниска точка на топене от температурата на топене на отглеждане кристала и блок на стопилката, които мокри колибата не се смесва с веществото на кристала в разтопено състояние.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че дебелината на филма работи 0.15 - 1.0 mm.
Свързани статии