Тепловой узел

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (щ 857308 ф Ъ

c. % ; "Ф (61) Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) заявлено 250479 (2>) 2759335/22-2б с присоединением заявки ЙР— (23) Приоритет

Опубликовано 230881. Бюллетень NP 31

Дата опубликования описания 230881 (51)м. к„.

С 30 В 15/14 о

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК б21. 315..592(088 ° 8) !, 1

Ь !

Государственный ордена Октябрьской Револ ии НауЧно-„ исследовательский и проектный институт ред металлической промышленности (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТЕПЛОВОЙ УЗЕЛ

Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов из расплава на затравку и может быть, в частности, использовано при выращивании кри- сталлов фосфида и арсенида галлия при повышенном давлении инертного газа.

Известен тепловой узел для выращивания кристаллов на затравку из 1О расплава, включающий подставку для тигля, укрепленную на штоке, соединенном с приводом вращения, нагреватель и несколько неподвижно установленных коаксиально нагревателю экранов (1).

Недостатком узла является то, что при работе в условиях высокого (более 40 ат) давления инертного rasa наблюдается интенсивный теплоперенос от нагревателя к стенкам водоохлаждаемой камеры эа счет конвекции cRQMпрессированного газа, что, в свою очередь, вызывает увеличение подводимой электрической мощности к нагревателю для достижения высоких температур в тигле, а также перегрев стенок камеры.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тепловой узел для выращивания кристаллов на затравку из расплава,включающий подставку тигля, закрепленную на штоке, соединенном с приводом вращения, нагреватель тигля, несколько коаксиальных нагревателю цилиндрических экранов, жестко соединенных с горизонтальным экраном, расположенным в нижней части теплового узла 12).

При использовании известного теплового узла горизонтальный экран уменьшает конвекционные потоки в нижней части, а s верхней - имеет место интенсивный теплоперенос от нагревателя к стенкам водоохлаждаемой камеры за счет конвекции скомпрессированного газа, что также вызывает повышенные потери тепла.

Цель изобретения — уменьшение теплопотерь за счет снижения конвенции потоков.

Поставленная цель достигается тем, что тепловой узел для выращивания кристаллов из расплава на затравку содержит подставку, закрепленную на штоке, соединенном с приводом вращения, нагреватель, горизонтальный экран, расположенный в нижней части теплового узла и жестко соединенные с ним цилиндрические экраны, дополни-.

857308 тельно содержит подвижные экраны, выполненные в форме перевернутых стаканов с отверстием в дне, коаксиально вставленные друг в друга и между цилиндрическими экранами и закреплен,ные на подставке тигля.

Кроме того, по краям отверстий стаканов выполнены бортики, а на верхней части подставки выполнен выступ, с которым контактирует бортик внутреннего стакана.

На фиг. 1 приведен тепловой узел, общий вид; на фиг. 2 - узел крепления подвижных экранов к подставке тигля.

Тепловой узел состоит Из подставки 1 для тигля 2, укрепленной на штоке 3, соединенным с приводом 4, нагревателя 5, коаксиальных нагревателю цилиндрических неподвижных экранов 6, установленных на горизонтальном экране 7, и дополнительных экранов 8, закрепленных на подставку 2. Экраны 8 размещены в зазорах 9 между неподвижными экранами 6.

Экраны 8 выполнены в виде стаканов с отверстием в дне 10, по краям отверстий (фиг. 2) имеются бортики 11, которыми экраны 8 контактируют с выступами 12 подставки 1,.

При выращивании монокристаллов

GaP из расплава на затравку тепловой узел работает следующим образом.

В тигель 2 загружают поликристаллический фосфид галлия и флюс (борный ангидрид). Тигель 2 устанавливают в подставке 1 s камере (не показана) высокого давления, в которой создают давление аргона 60 кгс/см

Подают напряжение на нагреватель, нагревают тигель до температуры, большей температуры плавления GaP, и после расплавления исходного материала производят затравление и выращивание монокристалла.

В процессе выращивания экраны 8 вращаются вместе с подставкой 1. При этом конвекционные потоки газа от нагрсчателя 5 до водоохлаждаеьих стенок (не показаны) камеры проходят через лабиринт, образованный подвижными экранами 6 и неподвижными экранами 8, в результате чего уменьшаются потери тепла и потребляемая мощность для достижения заданных температур

Ф 20%, Конструкция предлагаемого теплового узла позволяет при том же расходе мощности на нагревателе, как и в известном тепловом узле использовать тигли большего диаметра и, следовательно, повысить произ водительность установки выращивания кристаллов

60%.

Формула изобретения (5 1. Тепловой узел установки выращивания кристаллов из расплава на затравку, включающий подставку тигля, закрепленную на штоке, соединенном с приводом вращения, нагреватель, гори20 зонтальный экран, расположенный в нижней части теплового узла, и жестко соединенные с ним цилиндрические экраны, отличающийся тем, что, с целью уменьшения теплопотерь з5 за счет снижения конвекционных потоков, тепловой узел дополнительно снабжен подвижными экранами, выполненные в форме перевернутых стаканов с отверстием в дне, коаксиально

3() вставленных друг в друга и между цилиндрическими экранами и закрепленными на подставке тигля.

2. Тепловой узел по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью снижения теплоотвода по подвижным экранам, по краям отверстий стаканов

°,выполнены бортики, а на верхней час ти подставки выполнен выступ, с которым контактирует бортик внутреннего стакана.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Сб. Новое в получении монокристаллов полупроводников. М,,"Иностранная литература", 1962, с. 89-105 °

2. Патент Великобритании 91311028, кл. С 1 А, В 01 J 17/18, 1971 (прототип).

857308

@ма f

Составитель И. Арефьев

Редактор В. Лазаренко Техред A. Ач Корректор И. Швьщкая

Заказ 7157/45 Тирах 333 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытый

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная.,4