Затравкодержатель для выращивания кристаллов

 

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов тугоплавких оксидов методом Чохральского. Она обеспечивает повышение надежности крепления затравочного кристалла. Устройство содержит трубчатый керамический шток (КШ). В боковой стенке КШ выполнен прямоугольный паз. Затравочный кристалл имеет форму прямой призмы с основанием в виде квадрата. Затравочный кристалл выполнен с прямоугольным выступом, имеющим направление ориентации затравки. Размеры выступа соответствуют размерам паза КШ. Затравочный кристалл и КШ имеют соосные отверстия, в которых расположен металлический штифт. Прямоугольный выступ на затравочном кристалле, входящий в паз КШ, и металлический штифт исключают осевые перемещения затравочного кристалла и проворачивание его в КШ, обеспечивают надежное и воспроизводимое крепление затравки в КШ. Получены кристаллы кальций-ниобий-галлиевого граната правильной геометрической формы с регулярным чередованием граней и четкой осевой симметрией. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 30 В 15/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4615124/31-26 (22) 06. 12.88 (46) 07.11.90. Бюл . № 41 (71) Симферопольский государственный университет им. М.В.Фрунзе (72) Н.А.Еськов и А.Л.Кривцов (53) 621.315.592(088.8) (56) Mateika F,Р. et al. Automatisj.—

erte. Krista11ziehanlage fur das Crochralski — Verfahren. — J. Cryst.

Growth, 1977, 41, №- 2, 262-274. (54) ЗАТРАВКОДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ ВЬРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к технологии получения монокристаллов тугоплавких оксидов методом Чохральского.

Оно обеспечивает повышение надежности крепления затравочного кристалла.

Устройства содержит трубчатый керамический шток (КШ) . В боковой стенке, Изобретение относится к технологии получения монокристаллов тугоплавких оксидов методом Чахральского.

Целью изобретения является повышение надежности крепления затравочного кристалла.

На фиг. 1 показана схема затравкодержателя для выращивания кристалла, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для выращивания кристалла содержит трубчатый керамический шток 1. В боковой стенке штока выполнен прямоугольный паз 2. Длина паза равна длине прямоугольного выступа 3 на затравочном кристалле 4.

„„Я0„„4368 А1

КШ выполнен прямоугольный паз. Затравочный кристалл имеет форму прямой призмы с основанием в виде квадрата.

Затравочный кристалл выполнен с прямоугольным выступом, имеющим направление ориентации затравки. Размеры выступа соответствуют размерам паза

КШ. Затравочный кристалл и КШ имеют соосные отверстия, в которых расположен металлический штифт. Прямоугольный выступ на эатравачном кристалле, входящий в паз КШ, и металлический штифт исключают осевые перемещения затравачного кристалла и проворачивание его в КШ, обеспечивают надежное и воспроизводимое крепление затравки в КШ. Получены кристаллы кальций-ниобий-галлиевого граната правильной геометрической формы с регулярным чередованием граней и четкой осевой симметрией. 2 ил.

Ширина паза равна стороне квадрата, вписанного в окружность диаметра, равного внутреннему диаметру трубы.

Затравочный кристалл 4 изготовлен в виде прямой призмы с основанием в виде квадрата с прямоугольным выступом 3 на грани, противоположной .ребрам,, имеющим направление ориентации затравки.

Оптимальное соотношение длин рабочей части затравки, прямоугольного выступа и хвостовой части затравки следующие: длина рабочей части затравки не менее 0,55 ее длины, что исключает

1604868

° возможность перегрева места контакта щтока с затравкой и образования легко плавких эвтектик, увеличение длины рабочей части затрудняет изготовле5 ние выступа и хвостовой части зат.— равки; длина выступа не менее 0,3 длины затравки, так как уменьшение длины прямоугольного выступа приводит к возникновению воэможности разориентации затравки в результате увеличения радиальных перемещений конца затравки, увеличение длины выступа ограничено размерами рабочей и хвостовой частей; длина хвостовой части 0 15 длины затравки, так как при большей длине хвостовой части возможно заклинивание затравки при сборке из-за неров- 20. ностей внутренней поверхности керамического штока, при меньшей длине хвостовой части возможна разориентация затравки. Соотношение длин элементов затравки определены экспери- 25 ментально.

Высота прямоугольного выступа (0,15 внутреннего диаметра + толщина стенки керамического штока) определяется внутренним и внешним диаметрами штока. В затравочном,кристалле и в штоке выполнены соосные отверстия 6 для металлического штифта 5.

Диаметр отверстия в штоке равен диаметру штифта + О, 1 мм, диаметр отверстия в кристалле равен диаметру штифта + 0,15 мм, что соответствует технологическим допускам. Это позволяет заклинивать затравку поворотом штифта. Для этого штифт имеет изгиб, радиус кривизны которого определяют опытным путем.

Затравочный .кристалл вставляют в шток хвостовой частью, совмещая его прямоугольный выступ и паз штока, и фиксируют штифтом 5.

Затравкодержатель работает следующим образом.

Изготавливают затравочный кристалл 4 с выступом 3. Размещают внут50 ри штока 1 и жестко закрепляют с. помощью штифта 5. Помещают в рбстовую печь и осуществляют выращивание кристалла методом Чохральского.

Пример. Изготавливают затравкодержатель для выращивания кристалла.

Размеры затравочного кристалла: длина 90 мм, сторона квадрата (сечение1 7 мм; высота прямоугольного выступа 3 5 мм, длина прямоугольного выступа 27 мм, длина хвостовой части

13 мм; длина рабочей части 50 мм, диаметр отверстия под штифт 2, 15 мм, Размеры керамического штока: внутренний диаметр 10 мм, наружный диаметр 14 мм, длина прямоугольного паза

27 мм, ширина прямоугольного паза

7 мм.

В качестве штифта используют платиновую проводку диаметром 2 мм.

Изготовленное устройство используют при выращивании монокристалла каль. ций — ниобий — галлиевого граната из тигля диаметром 80 мм. Получена буля правильной геометрической формы с регулярным чередованием граней и четко выраженной осевой симметрией. После отделения були от затравки устройство готово для дальнейшего использования.

Ориентация затравки в процессе роста не нарушается, так как два ребра затравки, имеющие направление ориентации затравки, устанавливают параллельно образующей штока.

Контакт затравочного кристалла с материалом щтока осуществлен по ребрам затравки, т.е. минимальный, что позволяет избежать "схватывания" затравки и штока, приводящего к поломке и разориентации затравки.

Металлический штифт и прямоугольHbB" выступ на затравочном кристалле, входящий в паз керамического штока, исключают осевые перемещения и проворачивание затравки в штоке, обеспечивают надежное и. воспроизводимое крепление затравки в штоке.

Кроме того, сохранение ориентации затравки в процессе роста повышает качество кристалла, уменьшает количество дефектов и оптическую неоднородность кристалла, Это позволяет увеличить количество лазерных активных элементов, изготовленных из одной були в 2 раза.

Формула изобретения

Затравкодержатель для выращивания кристаллов, включающий керамический трубчатый шток и штифт, расположенный в соосных поперечных отверстиях штока и затравочного кристалла, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности. крепления эатравочного кристалла, керамически трубчатый шток имеет прямоугольный

А-А

+cc8. 1

Составитель Г.Золотова

Техред JI.Îëèéíüê Корректор И.Эрдейи

Редактор А. Шандор

Заказ 3435 Тираж 342 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 1604868 6 паз, а затравочный кристалл выполнен- из граней прямоугольный выступ с раз" в форме прямой призмы с основанием мерами, соответствующими размерам в виде квадрата, имеющей на одной паза в керамическом трубчатом штоке.