CS203604B1 - Způsob řízení dotace korundových monokrystalů ionty molybdenu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu řízení dotace ko- . rundových monokrystalů ionty molybdenu, nebo přesněji zamezení nebo· umožnění vstupu molybdenových iontů do mřížky korundových monokrystalů, pěstovaných z vlastní taveniny ž molybdenového kelímku.

Monokrystaly kovových kysličníků nacházejí stále širší uplatnění v technické praxi. Jsou to zejména monokrystaly korundu nebo monokrystaly složené z více druhů kovových kysličníků, Obsahujícíclí jako. základní součást kysličník hlinitý, respektive hlinité ionty, jako. například yttritohlinitý granát Y3AI5O12. Pro určité druhy aplikace se ukázalo výhodným použití těchto· monokrystalů S příměsí iontů molybdenu vázaných v krystalové mřížce. Příprava dokonalých krystalů tohoto· typu je však mimořádně obtížná, Yttritohlinitý granát s příměsí iontů molybdenu lze připravit tažením z taveniny, obsažené v molybdenovém kelímku pod slabě redukční ochrannou atmosférou, obsahující malé množství vodní páry, avšak pro pěstování monokrystalů korundu s příměsí molybdenu tento způsob nevyhovuje, protože se získá krystal zakalený vyloučenou cizí fází. Pěstování v axidační atmosféře rovněž neumožňuje získat krystaly s příměsí molybdenu, protože sloučeniny molybdenu se za těchto· podmínek rozkládají, .respektive těkají. Naopak při pěstování ve vakuu nebo pod ochrannou atmosférou, obsahující vzácný plyn, popřípadě s příměsí vodíku a za použití molybdenových kelímků, obsahují krystaly korundu vždy kolísavé množství iontů molybdenu.

Zmíněné obtíže odstraňuje způsob řízení dotace korundových monokrystalů ionty molybdenu tažením z vlastní taveniny, jehož podstata spočívá v tom, že tavenina je obsažena v molybdenovém kelímku, přičemž pro zamezení dotace ionty molybdenu upraví se teplotním polem nad taveninou součet radiální .a vertikální složky elektrického gradientu, vzniklý jako důsledek gradientu teploty, vzhledem ke směru tažení krystalu, měřitelný elektricky izolovanými elektrodami v místech vzdálených nejvýše o 2/3 poloměru hladiny taveniny od stykové linie krystal/tavenina a prostředí pěstovací pece tak, aby byl kladný nebo nulový a pro· umožnění dotace molybdenovými ionty tak, aby tento součet byl záporný.

Velikost a smysl příslušné složky elektrického gradientu se určí z měření v bodech na téže radiále nebo· vertikále, vzdálených o jednotkovou délku, jako hodnota nalezená v místě vzdálenějším od stykové, linie krystal/tavenina a prostředí, zmenšená o hodnotu nalezenou v místě bližším té203604 to linii. Pěstování může probíhat jak ve vakuu, tak pod ochrannou atmosférou, obsahující větší podíl vzácného plynu, protože v těchto prostředích je možíiý přenos elektrického náboje. Příslušný elektrický gradient v těchto· prostředích vzniká „samovolně“ jako· důsledek gradientu teplotního·, kde teplejší místa emitují elektrony, a proto na nich vzniká oproti chladnějším místům kladný náboj.

Jestliže je uvedený součet. obou složek gradientu záporný, převažuje z taveniny v blízkosti jejího styku s krystalem emise elektronů do· prostředí a tím se ionty molybdenu přítomné v tavenině oxidují, což má za následek jejich zmenšení tak, že se mohou zabudovat do mříže korundu. Množství zabudovaného molybdenu je ovšem ještě závislé například na proudění taveniny a podobně, ale nutnou podmínkou zůstává udržení obou složek elektrických gradientů v prostředí nad taveninou na takových hodnotách, aby jejleh součet byl záporný, protože jinak by v blízkosti fázového· rozhraní docházelo· k absorpci elektronů v tavenině, čímž by se ionty molybdenu udržely na nízké valenci, Eventuálně by došlo až k jejich redukci na elementární molybden. Kě stejnému jevu dochází i v případě, kdy součet obou složek gradientu je nulový.

iZpůpobem podle vynálezu lze tak připravit monokrystaly korundu s obsahem iontů molybdenu nebo monokrystaly zcela prosté molybdenu, což umožňuje dále rozšířit aplikace tohoto všestranně důležitého· materiálu.

Přikladl . Byly pěstovány monokrystaly korundu o 0 30 mm Czochralskiho· metodou tažením z taveniny v molybdenovém kelímku o· vnitřním 0 80 mm. Jako ochranné atmosféry bylo použito· směsi 98 % objemových argonu a 2 % objemových vodíku. Elektrický gradient nad taveninou byl měřen pomoci pohyblivého molybdenového drátu, pokrytého

Claims (1)

1. '.PŘEDMĚT

   Způsob řízení dotace korundových monokrystalů ionty molybdenu tažením z vlastní taveniny, vyznačený tím, že tavenina je obsažena v molybdenovém kelímku, přičemž pro zamezení dotace ionty molybdenu upraví se teplotním polem nad taveninou součet radiální a vertikální složky elektrickéhó gradientu, vzniklý jako důsledek gradientu s výjimkou konca·, sloužícího jako· čidlo, kysličníkem hlinitým, který byl na drát nanesen plazmovým hořákem. Úpravou teplotního pole byl ve vzdálenosti nanejvýše 25 mm od 'stykové linie plyn, tavenina a krystal ovlivněn elektrický gradient natolik, že vykazoval průměrné hodnoty radiální složky + 0,02 V/cm a vertikální složky — 0,04 V/cm. Za těchto· podmínek obsahovaly vypěstované monokrystaly korundu 0,008 % hmotnostních molybdenu. Při dokonalém zastínění prostoru, do něhož byl monokrystal tažen, klesly obě složky elektrického· gradientu na nulovou hodnotu a krystaly, vypěstované za těchto podmínek, neobsahovaly molybden žádný.

   Příklad 2

   Uprostřed molybdenového kelímku o· 0 24 mm a výšce 30 mmT)yl uspořádán molybdenový dutý váleček o vnějším 0 6 mm a vnitřním 0 4,5 mm, opatřený vertikálními kapilárními otvory tak, že jeho horní okraj přesahoval o 5 mm nad horní okraj kelímku. Při tažení korundu z taveniny v tomto kelímku, vzlínala tavenina kapilárami až na horní konec válečku. Přiložením zárodku k tavenině, vystupující z kapilár a tažením vertikálním směrem byly pak pěstovány korundové monokrystaly tvaru trubic o vnějším 0 6 mm a vnitřním 0 4,8 mm. Bylo pěstováno· ve vakuu 10^_4 Pa,

   Elektrický gradient ve vzdálenosti nejvýše 8 mm od horního vnějšího· okraje válečku činil u vertikálního gradientu — 0,04 V/cm a u radiálního gradientu + 0,055 V/cnú Měření elektrického gradientu bylo· provádě-. no stejně jako v příkladu 1. Za těchto podmínek neobsahovaly vypěstované monokrystaly žádný molybden.

   Při úpravě stínění pěstovací pece bylo vytvořeno· takové teplotní pole, že vertikální elektrický gradient činil —- 0,12 V/cm a radiální elektrický gradient činil + 0,03 V/cm. Vypěstované krystaly obsahovaly nyní 0,002 procenta hmot. molybdenu.

   VYNALEZU teploty, vzhledem ke směru tažení krystalu, měřitelný elektricky izolovanými elektrodami v místech vzdálených nejvýše o 2/3 poloměru hladiny taveniny od stykové linie krystal/tavenina a prostředí pěstovací pece tak, aby byl kladný nebo nulový a pro· umož nění dotace molybdenovými ionty tak, aby tento součet byl záporný.·