Затравка для выращивания монокристалла кварца

 

Изобретение относится к средствам выращивания кристаллов из растворов, в частности кристаллов кварца в гидротермальных условиях методом температурного перепада, и может использоваться для выращивания крупных кристаллов. Сущность изобретения: затравка для выращивания монокристалла кварца содержит размещенные встык в одной плоскости так, что направления их кристаллографических осей совпадают, базовые затравки и наложенные на места стыка с двух сторон базовых затравок кварцевые держатели, выполненные в виде прямоугольной скобы, охватывающей базовые затравки по их толщине. При этом базовые затравки имеют одинаковые срезы - ZY или ZХ либо XY, а плоскости контакта их в местах стыка параллельны оси Х или Y или Z. Выполнение кварцевых держателей в виде прямоугольной скобы, охватывающей базовые затравки по их толщине, обеспечивает надежную фиксацию базовых затравок в заданной ориентации их друг относительно друга и позволяет повысить качество выращиваемого монокристалла за счет уменьшения числа дислокаций на стыках базовых затравок. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к средствам выращивания кристаллов из растворов, в частности кристаллов кварца в гидротермальных условиях методом температурного перепада, и может использоваться для выращивания крупных кристаллов.

Известна затравка для выращивания монокристалла кварца, описанная в а.с. СССР 117452 "Способ выращивания монокристаллов" по кл. С 30 В 7/10, 29/18, з. 07.04.58.

Известная затравка состоит из нескольких одинаково ориентированных, механически соединенных между собой платиновой проволокой базовых затравок, прикрепленных к металлической пластине из нержавеющей стали.

Недостатком известной затравки является то, что базовые затравки скреплены между собой посредством проволоки и прикреплены к металлической пластине. Из-за различного коэффициента температурного расширения металлической пластины и кварца при нагревании происходит деформация конструкции и нарушается ориентация затравок друг относительно друга, что усугубляется еще и скреплением затравок между собой лишь проволокой. В итоге ухудшается качество выращиваемого кристалла, т.к. появляется значительное число дислокаций на стыках (швах).

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является затравка, описанная в патенте GB 827502 "Способ выращивания синтетического кварца" по кл. В 01 d, 03.02.1960 и выбранная в качестве прототипа.

Известная затравка состоит из двух или нескольких затравок, удлиненных по оси Y, размещенных в одной плоскости встык и механически соединенных между собой с помощью держателей в виде кварцевых пластин, наложенных с двух сторон на место стыка и обвязанных многочисленными витками серебряной проволоки или другими эквивалентными средствами.

Недостаток известной затравки заключается в том, что в процессе роста в гидротермальных условиях проволока нагревается и за счет разного коэффициента температурного расширения металла и кварца нарушается ориентация кварцевых пластин - держателей относительно базовых затравок и ориентация последних друг относительно друга, что ухудшает качество выращиваемого монокристалла на стыках (швах).

Целью заявляемого технического решения является улучшение качества выращиваемого монокристалла кварца за счет обеспечения более четкой ориентации друг относительно друга базовых затравок.

Поставленная цель достигается тем, что в затравке для выращивания монокристалла кварца, состоящей из нескольких базовых затравок одинакового среза, размещенных в одной плоскости встык так, что направления их кристаллографических осей совпадают, и механически соединенных между собой с помощью кварцевых держателей, наложенных с двух сторон базовых затравок на место стыка, согласно изобретению, кварцевые держатели выполнены в виде прямоугольной скобы, охватывающей соединяемые базовые затравки по их толщине.

При этом базовые затравки могут иметь срезы ZY или XY либо ZX срезы.

Кроме того, плоскости контакта базовых затравок в месте стыка могут быть параллельны оси Х или оси Y либо оси Z.

Выполнение кварцевых держателей в виде прямоугольной скобы, охватывающей базовые затравки по их толщине, обеспечивает надежную фиксацию базовых затравок в заданной ориентации их друг относительно друга и позволяет повысить качество выращиваемого монокристалла за счет уменьшения числа дислокаций на стыках базовых затравок.

В сравнении с прототипом заявляемая затравка обладает новизной, отличаясь от него таким существенным признаком, как выполнение кварцевых держателей в виде прямоугольной скобы, охватывающей базовые затравки по их толщине, обеспечивающим достижение заданного результата.

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежом, где показаны возможные варианты выполнения затравки.

Заявляемая затравка для выращивания монокристалла кварца содержит размещенные встык в одной плоскости так, что направления их кристаллографических осей совпадают, базовые затравки 1'-I", механически соединенные между собой с помощью наложенных на места стыка кварцевых держателей 2'-2", выполненных каждый в виде прямоугольной скобы, охватывающей базовые затравки по их толщине. При этом базовые затравки имеют одинаковые срезы - ZY или XY либо ZX, а плоскости их контакта в месте стыка параллельны оси Х либо Y либо Z.

Сверху держатели могут быть скреплены витками проволоки или струбциной.

Затравка, составленная таким образом, подвешивается на проволочных держателях в автоклав и в обычных гидротермальных условиях выращивается обычным способом, например, при давлении 400-1200 атм, прямом перепаде температур между зоной растворения и роста от 5 до 30^oС при температуре кристаллизации 300-360^oС в щелочном или содовом растворе за один или несколько циклов в зависимости от необходимой величины кристалла.

В процессе роста размер кристалла не ограничен размерами исходной затравки, а лишь размерами автоклава. На стыках затравок образуются швы, но, поскольку посредством выполненных указанным выше образом держателей базовые затравки ориентированы более строго друг относительно друга (т.е. более одинаково), то число дислокаций на швах существенно уменьшается.

В сравнении с прототипом заявляемая затравка позволяет получить большой монокристалл кварца более высокого качества.

Формула изобретения

1. Затравка для выращивания монокристалла кварца, состоящая из нескольких базовых затравок одинакового среза, размещенных в одной плоскости встык так, что направления их кристаллографических осей совпадают, и механически соединенных между собой с помощью кварцевых держателей, наложенных с двух сторон базовых затравок на места стыка, отличающаяся тем, что кварцевые держатели выполнены в виде прямоугольной скобы, охватывающей базовые затравки по их толщине.

2. Затравка для выращивания монокристалла кварца по п.1, отличающаяся тем, что базовые затравки имеют срезы ZY.

3. Затравка для выращивания монокристалла кварца по п.1, отличающаяся тем, что базовые затравки имеют срезы ХY.

4. Затравка для выращивания монокристалла кварца по п.1, отличающаяся тем, что базовые затравки имеют срезы ZX.

5. Затравка для выращивания монокристалла кварца по п.1, отличающаяся тем, что плоскость контакта базовых затравок в месте стыка параллельна оси Х.

6. Затравка для выращивания монокристалла кварца по п.1, отличающаяся тем, что плоскость контакта базовых затравок в месте стыка параллельна оси Y.

7. Затравка для выращивания монокристалла кварца по п.1, отличающаяся тем, что плоскость контакта базовых затравок в месте стыка параллельна оси Z.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 10.02.2005        БИ: 04/2005

---