Опора тигля для выращивания кристаллов

Авторы патента:

C30B35/00 - Выращивание монокристаллов непосредственно из твердого состояния (однонаправленное разделение эвтектик на составные части C30B 3/00; под защитной жидкостью C30B 27/00)

C30B29/64 - плоские кристаллы, например пластины, ленты, диски

C30B29/48 - соединения типа A_IIB_VI

C30B13/00 - Выращивание монокристаллов зонной плавкой; очистка зонной плавкой (C30B 17/00 имеет преимущество; изменением поперечного сечения обрабатываемого твердого тела C30B 15/00; под защитной жидкостью C30B 27/00; для выращивания гомогенного поликристаллического материала с определенной структурой C30B 28/00; зонная очистка особых материалов классифицируется в соответствующих подклассах для материалов)

Владельцы патента RU 2759623:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) (RU)

Изобретение относится к оборудованию для выращивания кристаллов прямоугольной формы из расплава. Опора тигля выполнена в виде прямоугольного в поперечном сечении корпуса 1 с посадкой для установки тигля на опору 6 и посадкой для установки опоры на шток 5, и имеющего сквозные пазы 4, предназначенные для установки требуемого для конкретного технологического процесса количества прямоугольных пластин 3 с возможностью изменения их взаимного расположения в корпусе 1. Опора позволяет экспериментально определять комбинацию элементов, необходимую для экранирования тигля от обдува конвективным потоком инертного газа и обеспечения условий теплоотвода от дна тигля в соответствии с требованиями конкретного ростового процесса. 6 ил.

Изобретение относится к устройствам для выращивания кристаллов из расплава.

В установках для выращивания кристаллов из расплава под давлением инертного газа с применением методов, предусматривающих перемещение тигля через неподвижно закрепленный нагреватель, опорой тигля обычно служит шток. Общие недостатки таких устройств - обдув тигля конвективным потоком инертного газа, оказывающий негативное влияние на тепловые условия в расплаве и растущем кристалле, а также невозможность регулировать теплоотвод от дна тигля. Особенно существенно проявляются эти недостатки при выращивании кристаллов прямоугольной формы, например, как описано в [Н.Н. Колесников, А.С. Кожевников. Способ получения кристаллических пластин селенида цинка. Патент РФ на изобретение №1808888], так как тепловые условия в области тигля прямоугольной формы существенно сложнее, чем в случае получения цилиндрических кристаллов.

Известна опора тигля [Liu Hongzhen, Mei Jingjing, Shi Linlin, Wang Dengkui, Wang Fei, Wang Yunpeng, Zhao Bin, Zhao Dongxu, Zhao Xin. Chromium-doped zinc selenide monocrystal Bridgman growth device and method. Патент CN104532353A] - прототип. В защищенном этим патентом устройстве цилиндрический тигель опирается на шток, диаметр которого меньше диаметра тигля. Недостаток такой конструкции состоит в том, что она не предотвращает обдув тигля конвективным потоком инертного газа, оказывающий негативное влияние на тепловые условия в расплаве и растущем кристалле, а также не предусматривает возможность регулировать теплоотвод от дна тигля.

Задачей настоящего изобретения является создание опоры тигля для выращивания кристаллов прямоугольной формы, позволяющей экспериментально подбирать условия для управления теплоотводом от дна тигля и уменьшения обдува тигля конвективным потоком инертного газа.

Поставленная задача решается тем, что опора тигля выполнена в виде прямоугольного в поперечном сечении корпуса, имеющего сквозные пазы в которые вставлены прямоугольные пластины, причем количество пластин и их взаимное расположение в корпусе можно изменять.

Пример исполнения такой опоры тигля показан на Фиг. 1, где опора изображена в сборе, а 1 - корпус, 2 и 3 - прямоугольные пластины, 4 - сквозные пазы, 5 - посадка для установки опоры на шток, 6 - посадка для установки тигля на опору. Дополнительно конструкция опоры иллюстрируется чертежами:

- Фиг. 2, где показан вид сверху опоры в сборе, представленной на Фиг. 1;

- Фиг. 3, где показан вид снизу опоры в сборе, представленной на Фиг. 1;

- Фиг. 4, где отдельно показан корпус опоры;

- Фиг. 5, где отдельно показаны прямоугольные пластины.

Предлагаемая опора тигля работает следующим образом.

В пазы 4 корпуса опоры 1 устанавливается требуемое для конкретного процесса количество пластин 2 и 3. Опора тигля устанавливается на шток установки для выращивания кристаллов посредством посадки 5, форма и размеры которой определяются конструкцией штока. В посадке 6 корпуса опоры тигля устанавливается тигель. Форма и размеры посадки 6 определяются конструкцией тигля. Затем проводится процесс выращивания кристалла. На фотографии Фиг. 6 показана кристаллическая лента селенида цинка, выращенная методом вертикальной зонной плавки под давлением аргона с применением предлагаемой опоры тигля.

В ходе процесса выращивания кристалла пластины 2 и 3, установленные в пазы 4 корпуса опоры тигля 1 экранируют дно тигля от обдува конвективным потоком инертного газа. Пластины также позволяют подобрать условия теплоотвода от дна тигля, требуемые в конкретном ростовом процессе.

Количество пазов 4 в корпусе опоры тигля 1, количество и порядок расположения пластин 2 и 3 в корпусе 4 определяются требованиями конкретных процессов выращивания и подбираются экспериментально. Например, кристаллическая лента ZnSe, показанная на Фиг. 6, выращена с опорой тигля, показанной на Фиг. 1, то есть имеющей в корпусе семь пар пазов, в которые было установлено 4 пластины 2 и две пластины 3, их взаимное расположение показано на Фиг. 1.

Материал опоры тигля может быть выбран в зависимости от свойств соединения, кристалл которого выращивается. Например, для ZnS, CdS, ZnSe, имеющих высокие температуры плавления, учитывая химическую агрессивность расплавов и паров, можно выбрать графит.

Опора тигля для выращивания кристаллов, отличающаяся тем, что опора выполнена в виде прямоугольного в поперечном сечении корпуса с посадкой для установки тигля на опору и посадкой для установки опоры на шток, и имеющего сквозные пазы, предназначенные для установки требуемого для конкретного технологического процесса количества прямоугольных пластин с возможностью изменения их взаимного расположения в корпусе.

Изобретение относится к области кристаллографии, а более конкретно к устройствам для выращивания кристаллов из растворов, например к технике скоростного выращивания кристаллов группы КДР (KH2PO4), в том числе, в промышленных масштабах. Устройство для выращивания кристаллов из раствора при постоянной температуре содержит кристаллизатор 1, снабженный гидравлическим контуром 7 циркуляции раствора, в котором установлен насос 8, фильтр 9 и регулируемый дроссель 11, подключенный через штуцер к кристаллизатору 1, при этом к кристаллизатору 1 двумя гидравлическими линиями подключен компенсационный сосуд 13, одна гидравлическая линия – выходная 12 - соединяет выходной патрубок кристаллизатора 1 непосредственно с выходным патрубком компенсационного сосуда 13, а другая – входная 14 - соединяет линией контура циркуляции раствора 7 выходной патрубок кристаллизатора 1 с входным патрубком компенсационного сосуда 13, компенсационный сосуд 13 снабжен крышкой 16 с кольцевым выступом вокруг сквозного отверстия, на крышке 16 с зазором относительно выступа размещен конденсатор 17, к полости между выступом крышки 16 и внутренней стенкой конденсатора 17, предназначенного для сбора конденсата, подключен патрубок с клапаном 19, обеспечивающим периодический слив конденсата, в крышке 16 дополнительно выполнено отверстие для установки дозирующего средства 23 подачи соли или лома кристаллов в компенсационный сосуд 13, кристаллизатор снабжен датчиком температуры раствора 4, подключенным к средству термостатирования 6 кристаллизатора 1, а компенсационный сосуд 13 снабжен датчиком температуры 21, подключенным к нагревателю 15, размещенному в линии связи 14 сосуда 13 с контуром циркуляции раствора 7 в кристаллизатор 1.

Осевой неразгруженный компенсатор // 2732334

Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для выращивания кристаллов халькогенидов в условиях микрогравитации – важном направлении в космическом материаловедении. Осевой компенсатор пружинно-поршневого типа содержит неразгруженный компенсирующий элемент, выполненный в виде винтовой цилиндрической графитовой пружины 1, размещенной между двумя цилиндрическими поршнями 2 из кварцевого стекла так, что цилиндрические штоки 3 поршней 2 являются центрирующими элементами для пружины 1.

Способ выращивания кристалла из раствора при постоянной температуре // 2717799

Изобретение относится к области выращивания искусственных кристаллов из растворов. В способе выращивания кристалла из раствора при постоянной температуре, включающем отвод и последующее возвращение раствора в кристаллизатор, общий объем раствора в кристаллизаторе делят на две сообщающиеся между собой части, в первой из которых поддерживают постоянный уровень и концентрацию раствора, а во второй меняют уровень раствора путем подачи газа под давлением, вытесняя объем раствора из второй части в первую.

Тигель для выращивания кристаллов на затравку // 2716447

Изобретение относится к устройствам для выращивания кристаллов на затравку методами Бриджмена, вертикальной зонной плавки, температурного градиента, а также их модификациями. Тигель состоит из корпуса 1 и хвостовика 2 с затравочной камерой 3, выполненной в виде сквозного отверстия в хвостовике, закрытого пробкой 4, имеющей резьбовое соединение с хвостовиком 2.

Кластер установок для выращивания кристаллов из раствора // 2701940

Изобретение относится к области выращивания кристаллов. Предлагается кластер установок для выращивания кристаллов из раствора, содержащий несколько кристаллизационных установок 1, которые объединены в отдельные блоки по несколько установок, например по десять, которые образуют кластеры нижнего уровня 11, каждая из кристаллизационных установок 1 каждого блока кластера нижнего уровня 11 подключена к блоку индикации и управления 13 кристаллизационными установками 1 нижнего уровня 11, снабженному одним или более контроллером 14 и одним или более средством индикации функционирования 15 кристаллизационных установок блока, входящих в кластер, и коммутатором 16 нижнего уровня, совокупность кластеров нижнего уровня 11 образует кластер верхнего уровня 12, содержащий, например, десять кластеров нижнего уровня 11, каждый из коммутаторов 16 блока индикации и управления 13 кристаллизационных установок 1 нижнего уровня 11 подключен к коммутатору 17 верхнего уровня, который подключен к центральному серверу 18 и автоматизированным рабочим местам 19, служащим для загрузки и редактирования технологической программы в каждую кристаллизационную установку 1 и контроля за функционированием кластеров нижнего уровня 11, входящих в состав кластера верхнего уровня 12 любой из кристаллизационных установок 1, входящих в кластер 11.

Тигель для выращивания кристаллов халькогенидов металлов вертикальной зонной плавкой // 2701832

Изобретение относится к устройствам для выращивания кристаллов халькогенидов металлов: ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, вертикальной зонной плавкой, осуществляемой путем перемещения тигля через неподвижно закрепленный нагреватель. Графитовый тигель состоит из корпуса и крышки 1, имеющей возможность перемещения внутри корпуса при изменении уровня расплава 5, причем глубина перемещения крышки 1 в корпусе ограничена на заданной высоте за счет уменьшения внутреннего диаметра корпуса в его нижней части 3.

Беспроводное устройство для измерения температуры // 2690719

Изобретение относится к области кристаллографии, а более конкретно к беспроводным устройствам для контроля температуры в вакуумных ростовых камерах, а также при отжиге кристаллов, выращенных из расплава. Беспроводное устройство для измерения температуры, содержащее термодатчик, блок питания и блок аналого-цифрового преобразования, выполнено в виде большой интегральной схемы, заключенной в корпусе, размещенном внутри объема вакуумной камеры.

Способ подачи газов в реактор для выращивания эпитаксиальных структур на основе нитридов металлов iii группы и устройство для его осуществления // 2673515

Изобретение относится к технологии химического нанесения покрытий путем разложения газообразных соединений, в частности к способам введения газов в реакционную камеру. Способ подачи газов в реактор для выращивания эпитаксиальных структур на основе нитридов металлов III группы включает подачу в реактор 5 по крайней мере двух потоков реакционноспособных газов через вводы 1, 2, по крайней мере один из которых смешивают с несущим газом, при этом в качестве источников металлов третьей группы используют триметилалюминий, триметилиндий, триметилгаллий, триэтилгаллий, или их смеси, а в качестве источника азота - аммиак, при этом перед подачей в реактор 5 потоки газов 1, 2 направляют в по крайней мере одну соединенную с реактором 5 смесительную камеру 3 для приготовления газовой смеси, после чего полученную смесь газов направляют в реактор 5 через формирователь потока 4, выполненный с возможностью подачи газов в реактор 5 в условиях ламинарного потока, причем стенки камеры 3 и формирователь потока 4 нагревают и поддерживают при температуре 40÷400°C, при этом внутренний объем смесительной камеры 3 удовлетворяет соотношению V<Q⋅(Pst/P)4T/Tst)⋅1 с, где V - внутренний объем смесительной камеры, см3; Q - полный суммарный расход газа через камеру, выраженный в см3/с, при стандартных условиях; Pst, Tst - стандартные значения температуры и давления (Р=105 Па, Т=273,15 К); Р - давление в смесительной камере; Т - минимальная температура в смесительной камере.

Регулирование температуры плавильного тигля в печи // 2669599

Изобретение относится к системе печи, предназначенной для выращивания кристаллов, которая включает печь 120, содержащую корпус 121 с внутренней полостью (Vi), формирующей зону нагрева, при этом корпус 121 печи имеет сквозной проход 124, соединяющий внутреннюю полость (Vi) со средой, окружающей корпус 121, тигель 110 для выращивания кристалла, установленный во внутренней полости (Vi), теплоизоляционную заглушку 101, которая может быть введена с возможностью перемещения в сквозной проход 124 для регулирования отвода тепла из тигля 110 посредством излучения, причем теплоизоляционная заглушка 101 не находится в передающем силу контакте с тиглем 110, и опорную пластину 106, изготовленную из материала с высокой удельной теплопроводностью, имеющего коэффициент теплопередачи больше чем 90 Вт/(м⋅К), и установленную между нижней поверхностью 112 тигля 110 и опорной зоной 123.

Тепловой узел установки для выращивания галоидных кристаллов методом горизонтальной направленной кристаллизации // 2643980

Изобретение относится к области техники, связанной с выращиванием кристаллов из расплавов методом горизонтально направленной кристаллизации (ГНК), которые широко используются в качестве сцинтилляторов для детекторов ионизирующего излучения, лазерных кристаллов и элементов оптических приборов, работающих в широкой спектральной области от ультрафиолетового до среднего инфракрасного диапазона длин волн.

Способ выращивания монокристаллов 57febo3 высокого структурного совершенства // 2740126

Изобретение относится к области получения монокристаллов 57FeBO3 высокого структурного совершенства для использования в качестве монохроматоров при проведении экспериментов по ядерно-резонансному рассеянию с использованием синхротронного излучения. Способ осуществляют следующим образом.