Способ сращивания монокристаллов оксидов

 

Способ сращивания монокристаллов (М) оксидов. Использование: для получения монокристаллов со структурой силленита и элементов из них больших размеров. Сущность изобретения: способ включает нанесение на одну из поверхностей М прослойки из висмутсодержащего соединения, образующего твердый раствор со сращиваемыми кристаллами при температуре их нагрева. Затем М приводят в контакт, нагревают, выдерживают и охлаждают, получены элементы из М: Bi12SiO20, Bi12GeO20 и Bi12TiO20 размером до 80 120 мм.

Изобретение относится к области получения монокристаллов со структурой силленита и элементов из них больших размеров, в частности монокристаллов: Bi12SiO20 (BSO); Bi12GeO20 (BGO); Bi12TiO20 (ВТО). Целью изобретения является обеспечение изоструктурности в месте контакта. Указанная цель достигается тем, что в способе сращивания монокристаллов оксидов, включающем нанесение на одну из их поверхностей прослойки из оксида с температурой плавления ниже, чем температура плавления кристаллов, приведение их в контакт, нагрев, выдержку и охлаждение, согласно изобретению, при сращивании кристаллов со структурой силленита, для прослойки используют висмутсодержащее соединение, образующее твердый раствор со сращиваемыми кристаллами при температуре их нагрева. Сущность изобретения и его отличительные особенности заключаются в следующем: процесс сращивания монокристаллов BSO, BGO, ВТО осуществляется при использовании тонкого поликристаллического слоя оксидного соединения висмута с температурой плавления меньшей, чем у свариваемых кристаллов. При этом выбираются оксидные соединения висмута со структурой силленита, образующие твердые растворы с BSO, BGO и ВТО, например, Bi24B2O39, Bi38ZnO58, Bi10Cd3O18 или легкоплавкие соединения (Bi2Mo3O12), которые также растворяются в сращиваемых кристаллах. При плавлении промежуточного слоя происходит частичное растворение в нем свариваемых (сращиваемых) кристаллов и образование раствора на основе BSO, BGO или ВТО. Температура кристаллизации этого раствора несколько превышает температуру плавления исходного промежуточного состава, но остается ниже температуры плавления сращиваемых монокристаллов. Кристаллизация раствора протекает за счет изменения его состава при постоянной температуре. В конечном итоге между сращиваемыми кристаллами образуется монокристаллический слой твердого раствора компонентов промежуточного слоя. По структуре и по своим оптическим и электрофизическим свойствам получающиеся слои твердого раствора практически не отличаются от основной части монокристалла. Способ осуществляют следующим образом. Используют пластины из монокристаллов со структурой силленита (BSO, BGO и ВТО). На ту сторону или торец, по которым проводят сращивание, предварительно наносят слой порошка (Bi38ZnO58 или Bi24B2O39, или Bi10Cd3O18, или т. п.) толщиной 0,1 мм. Сверху накладывают вторую монокристаллическую пластину и устанавливают их в держателе в печь. Печь нагревают до 770-780оС, т.е. до температуры на 10-15о выше температуры плавления нанесенного поликристаллического слоя. Скорость нагрева 50-100 град/ч. После выдержки в течение 10-30 мин при конечной температуре печь охлаждают со скоростью 50-100 град/ч. Таким образом, получают необходимые монокристаллические элементы требуемого размера. П р и м е р 1. Берут монокристаллические пластины (BSO, BGO или ВТО) размером 30х70 (40х80) мм2 и толщиной 2-5 мм. На боковую сторону одной из пластин предварительно наносят равномерный слой порошка соединения Bi38ZnO58 толщиной 0,1 мм, или по массе 0,006-0,008 г/cм2 площади стороны, пластины ставят вертикально друг на друга и помещают в держателе в печь. Температуру в печи повышают со скоростью 150 град/ч до 770оС (т.е. до температуры плавления Bi38ZnO58, равной 760оС+10о), выдерживают при этой температуре 30 мин, а затем охлаждают со скоростью 150 град/ч. Таким образом получают монокристаллические элементы (заданной ориентации) размерами от 60х70 или 80х80 до 80х120 мм. П р и м е р 2. Две пластины одинаковой толщины (0,3-1,0 мм) из монокристаллов BSO, BGO или ВТО, одна из которых правовращающая, а другая левовращающая, размером до 40х40 мм, складывают таким образом, чтобы шлифованные поверхности были внутри, а полированные снаружи. На одну из шлифованных плоскостей предварительно равномерно распределяют поликристаллический слой порошка соединения Bi10Cd3O18 толщиной 0,1 мм (0,006-0,01 г/см2). Затем сверху накладывают вторую пластину и на подложке их горизонтально устанавливают в печи, которую нагревают до 770оС (т.е. до температуры плавления Bi10Cd3O18, равной ок. 755оС+15о) со скоростью 100 град/ч, выдерживают при этой температуре 20-60 мин и охлаждают со скоростью 60-100 град/ч. Получают монокристаллический оптически прозрачный элемент с компенсированной оптической активностью. При попытке использовать способ для сращивания монокристаллических пластин BSO, BGO или ВТО диффузионным методом для создания необходимых условий пластины нагревают до 880-920оС, использовалось сжимающее усилие величиной 10 кг/см2, время сварки составляло не менее 48 ч. Таким образом, предложен новый способ сращивания монокристаллов со структурой силленита, позволяющий существенно снизить температуру и длительность процесса сращивания (сплавления) монокристаллов BSO, BGO и ВТО с указанной структурой (в предлагаемом способе температура процесса не свыше 770-780оС; длительность не свыше 0,40-1,0 ч, в известных аналогах и прототипе температура не ниже 880-920оС, продолжительность не менее 48 ч; упростить подготовку поверхности монокристаллов, исключив полировку сращиваемой поверхности за счет использования лишь шлифованных поверхностей; исключить сжимающие усилия при сращивании пластин (в известных аналогах и прототипе сжимающее усилие достигает 0,4-0,9 предела упругости материала).

Формула изобретения

СПОСОБ СРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ОКСИДОВ, включающий нанесение на одну из их поверхностей прослойки из оксида с температурой плавления ниже, чем температура плавления кристаллов, приведение их в контакт, нагрев, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью обеспечения изоструктурности в месте контакта при сращивании кристаллов со структурой силленита, для прослойки используют висмутсодержащее соединение, образующее твердый раствор со сращиваемыми кристаллами при температуре их нагрева.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения кристаллов тугоплавких оксидов на основе диоксида циркония или гафния для производства ювелирных камней, а также может быть использовано в оптике для изготовления различных оптических элементов

Изобретение относится к области получения монокристаллов высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), в частности YBa2Cu3O7-

Изобретение относится к области технологии выращивания монокристаллов со сверхпроводимостью

Изобретение относится к технологии обработки нового класса материалов, обладающих сверхпроводимостью при высоких температурах-ВТСП, более конкретно к их высокотемпературной обработке в активной атмосфере

Изобретение относится к получению монокристаллов высокотемпературных сверхпроводников ВТСП, которые могут быть использованы в микроэлектронике и технике низких температур

Изобретение относится к нелинейно-оптическому кристаллу стронций бериллатоборату, способу выращивания нелинейно-оптических монокристаллов бериллатобората и нелинейно-оптическому устройству

Изобретение относится к получению нелинейно-оптического монокристалла трибората лития (LBO)
Изобретение относится к получению нелинейно-оптического монокристалла трибората лития (LBO) и позволяет выращивать крупные кристаллы диаметром 65-70 мм и длиной до 40-45 мм высокого оптического качества без включений и свилей, пригодных для изготовления оптических элементов

Изобретение относится к получению нелинейно-оптического монокристалла двойного цезий-литий бората CsLiB6O10 из раствор-расплава на затравку путем снижения температуры расплава
Изобретение относится к области получения монокристаллов калий титанил арсената KTiOAsO4 (КТА), используемых в лазерной технике в качестве преобразователей частоты лазерного излучения

Изобретение относится к выращиванию синтетических монокристаллов и промышленно применимо при изготовлении ювелирных изделий, а также высокопрочных оптических деталей (небольших окон, линз, призм и т.п.)

Изобретение относится к порошку комплексного оксида металла, содержащему по крайней мере два металлических элемента, который используют в качестве исходного порошка оксидной керамики, которую используют в качестве функционального материала для конструктивного материала, который используют в диспергированном состоянии в качестве наполнителя или пигмента, или который используют в качестве исходного порошка для получения монокристалла или покрытия, нанесенного методом пламенного распыления, и к способу его получения

Изобретение относится к области получения монокристаллов со структурой силленита и элементов из них больших размеров, в частности монокристаллов: Bi12SiO20 ; Bi12GeO20 ; Bi12TiO20

Наверх