Устройство для выращивания кристаллов
Авторы патента:
Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов из расплава при воздействии ультразвуком. Устройство состоит из графитового контейнера-подставки с коническим отверстием в основании, в которое вставлен металлический волновод. В подставке размещен кварцевый тигель для расплава. Между волноводом и тиглем размещен металлический галлий для увеличения акустического контакта. 1 ил.
Изобретение относится к технологии получения кристаллов и монокристаллов полупроводниковых и металлических материалов и может быть использовано при получении кристаллов для изготовления микроэлектронных приборов.
Известно устройство для выращивания кристаллов из расплава, содержащее тигель, установленный в подставке, соединенной с водоохлаждаемым волноводом, который соединен с источником ультразвуковых (УЗ) колебаний. Недостатком этого устройства является низкая эффективность передачи УЗ колебаний на границу раздела фаз кристалл-расплав в направлении вытягивания кристалла. Это обусловлено передачей УЗ от излучателя на фронт кристаллизации не только через волновод, а и через подставку и тигель с расплавом, что создает дополнительные потери интенсивности направленного излучения ультразвука на границу раздела фаз кристалл-расплав. Цель изобретения уменьшение энергоемкости воздействия УЗ на расплав и увеличение производительности процесса роста кристаллов. Это достигается тем, что в основании графитовой подставки выполнено центральное коническое отверстие, в которое вставлен волновод, сопряженный с контейнером коническим выступом. Волновод выполнен из высокотемпературного металла, например титана, молибдена. Использование графитовой подставки, сопряженной с металлическим волноводом коническим выступом, нарушает акустический контакт между боковой поверхностью волновода, точнее его коническим выступом и основанием контейнера. Использование такого устройства позволяет снизить потери интенсивности УЗ, излучаемого на границу раздела фаз кристалл-расплав в направлении вытягивания кристалла. Кроме того, такой волновод можно многократно использовать при замене тигля для расплава и графитовой подставки, что повышает производительность процесса. Вытягивание кристаллов ведут из кварцевого тигля, помещенного в графитовую подставку. При температуре плавления арсенида галлия кварцевый тигель принимает форму графитовой подставки и служит газонепроницаемой преградой для инертного газа, находящегося под избыточным давлением в камере, в атмосфере которого ведут процесс. Кроме того, кварцевый тигель предотвращает возможное окисление расплава от контакта с металлическим волноводом. Для увеличения акустического контакта между верхним торцом металлического волновода и дном кварцевого тигля помещен металлический галлий. Использование галлия так же, как и использование подставки, сопряженной с волноводом коническим выступом, позволяет снизить потери интенсивности УЗ, излучаемого на границу раздела фаз кристалл-расплав в направлении вытягивания кристалла. Высокая упругость пара, низкая температура плавления, высокая вязкость металлического галлия и химическая инертность к арсениду галлия позволяют использовать его для надежного акустического контакта. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается наличием подставки, сопряженной с волноводом по конусу, и наличием акустического контакта из металлического галлия между волноводом и тиглем с расплавом. Таким образом, оно соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения с другим техническими решениями показывает, что применение подставки, сопряженной с волноводом по конусу и акустического контакта из металлического галлия между верхним торцом волноволда и дном тигля с расплавом в устройстве для выращивания кристаллов позволяют уменьшить энергоемкость воздействия ультразвука на расплав и увеличить производительность процесса. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Оно имеет графитовую подставку 1 с центральным коническим отверстием, в которую помещен кварцевый тигель 2. Металлический волновод 3 имеет конический выступ 4, посредством которого он сочленен с графитовой подставкой. Между верхним торцом металлического волновода и дном кварцевого тигля находится прослойка из металлического галлия 5. К нижнему торцу волновода крепится пьезопреобразователь 6. Устройство работает следующим образом. В кварцевый тигель 2 загружается шихта арсенида галлия. При расплавлении шихты (t= 1300оС) кварцевый тигель принимает форму графитовой подставки 1 и прижимается к коническому выступу 4 на волноводе 3. Более плотный контакт между дном кварцевого тигля и верхним торцом волновода осуществляется с помощью прослойки из металлического галлия 5. В процессе выращивания кристалла ультразвуковые колебания передаются в область фронта кристаллизации от пьезопреобразователя 6 через металлический волновод, прослойку металлического галлия и дно кварцевого тигля. Использование подставки, сопряженной с волноводом по конусу акустического контакта из металлического галлия дает возможность использовать УЗ интенсивностью на 40-50% меньше, чем при использовании устройства, принятого за прототип. Многократное использование волновода и графитовой подставки при замене только для расплава после каждого процесса повышает его производительность.Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ, содержащее тигель для расплава, установленный в подставке, контактирующей с водоохлаждаемым волноводом, соединенным с источником ультразвуковых колебаний, отличающееся тем, что подставка изготовлена из графита, а тигель из кварца, в дне подставки выполнено отверстие, сопряженное с волноводом по конусу, а между верхним торцом волновода и дном тигля для расплава помещен металлический галлий.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Способ получения монокристаллов кремния // 2042749
Изобретение относится к полупроводниковой металлургии
Изобретение относится к технике получения искусственных кристаллов и обеспечивает сокращение времени ремонтных работ
Способ автоматического управления процессом получения профилированных кристаллов из расплава // 1700112
Изобретение относится к автоматизации процессов выращивания профилированных кристаллов из расплава способом Степанов с применением смачиваемых расплавом формообразователен, может быть использовано для выращивания кристаллов полупповлдн 1кового кремния, лейкосапфира ниобата и тантапата литмк и друп х материалов ъ позволяв повысить качество регулирования процесса выоащивания псофилирозанных чр сталлов, реагирование технологических переменных процесса кристаллизации в зависимости от змен енмя веса и сил поверхностного натчхен я оэстущего кристалла, которое определяю-- на основании измеречш силы, приложенной к формообразователю, заглубленному п расплав
Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов, а именно к управлению и измерению геометрических параметров кристаллов в процессе их выращивания, и позволяет расширить функциональные возможности и повысить точность определения диаметра кристалла
Устройство для выращивания кристаллов // 1604867
Изобретение относится к технике выращивания искусственных кристаллов и обеспечивает контроль за ростом кристалла из-под слоя флюса в глубоком тигле
Изобретение относится к устройствам автоматического управления процессами выращивания монокристаллов из расплава
Изобретение относится к технологии выращивания кристаллов, которые могут найти применение в квантовой электронике
Устройство для поддержания и регулирования температуры в индукционных ростовых установках // 1442566
Изобретение относится к технике высокочастотного нагрева, в частности к устройствам для поддержания температуры в установках для выращивания кристаллов, и позволяет повысить точность поддержания и регулирования температуры Б ростоных индукционных установках
Изобретение относится к устройству определения положения фронта кристаллизатДии,, используемому при кристаллизации кристаллов методами зонной плавки Бриджмена-Стокстаргера с целыо упрощения контроля положения фронта крист.аллизаггии
Изобретение относится к выращиванию кристаллов вытягиванием из расплава на затравку и может быть использовано в установках для получения профилированных поликристаллических и монокристаллических изделий из различных кристаллизуемых материалов металлических сплавов, полупроводников, диэлектриков
Способ получения монокристаллов кремния // 2042749
Изобретение относится к полупроводниковой металлургии
Способ получения монокристаллов кремния // 2042749
Изобретение относится к полупроводниковой металлургии
Устройство для группового вытягивания монокристаллических волокон из тугоплавких материалов // 2038431
Изобретение относится к выращиванию из расплава монокристаллических протяженных волокон из тугоплавких материалов
Покрытие графитового тигля // 2036983
Изобретение относится к технологии получения полупроводникового кремния, пригодного для изготовления солнечных батарей
Способ выращивания монокристаллов // 2035530
Изобретение относится к технологии получения кристаллов и монокристаллов полупроводниковых и металлических материалов и может быть использовано при получении кристаллов для изготовления микроэлектронных приборов
Сцинтилляционный материал // 2031987
Изобретение относится к области сцинтилляционных материалов, используемых для регистрации и спектрокопии ионизирующих излучений
Изобретение относится к способам получения из расплава кристаллических тел с точно заданными размерами канала и может быть использовано в различных областях презиционной техники, в частности для изготовления монокристаллических капилляров и волноводов
Окрашенный монокристалл // 2026897
Изобретение относится к области выращивания монокристаллов и промышленно применимо при изготовлении ювелирных изделий
Окрашенный монокристалл // 2026897
Изобретение относится к области выращивания монокристаллов и промышленно применимо при изготовлении ювелирных изделий