CS240922B1 - Kelímek pro pěstování monokrystalů - Google Patents

Abstract

Kelímek pro pěstování monokrystalů vysoko tajíc íc η oxiάi cký ch matθ riá1 ů ,j ako granátu, korundu, perovskitu a podobně, S kterého jsou odstraněny potíže běžných . !- m. /,·!> kelímků, které so v průběhu užívání postupně nevhodně deformují, čímž se snižuje jejích životnost a i nepříznivě se ovlivňuje pěstovaci proces, kde cíle je dosaženo tím, že průběh vnitřního průměru d kelímku v závislosti na vnitřní hloubce 5 a průběh vnějšího průměru d' kelímku v závislosti na vnější hloubce“h' odpovídají vztahům kdo do je spodní vnitřní průměr, Ůq spodní vnější průměr h0 vnitřní,výška'/jhó vnější výška kelímku a k, k', n, konstanty o hodnotách 0"”01s5 kíSÓs3i á6 níř5, Ο,ΟΙίδ ksS0,3 a současně kí*k a O,3ífnát3 a současně n-řn.

Description

Vynález se týká kelímku pro pěstování monokrystalů, vysokotajících oxidických materiálů, jako je granát, korund případně perovskit.

Vysokotající monokrystaly se pěstují nejčastěji tažením z tavenin, obsažených v kelímcích z kovů jako jepLatina, iridium, rhutenium, wolfram, molybden nebo jejich kombinace. Nové kelímky mají válcovitý tvar, ale v průběhu užívání, při kterém v nich dochází k tuhnutí a opětovnému roztavování suroviny jednak zbylé po pěstování monokrystalu, jednak při doplňování surovin o nižší objemové hmotnosti než je monokrystal, mění kelímky postupně svůj tvar tak, že se nakonec podobají sudu, jehož největší průměr dosahuje 105 až 120 % původního průměru v závislosti na druhu pěstovaného monokrystalu a četnosti roztavování. To má nepříznivé důsledky například v tom, že kelímek, jehož průměr se uprostřed zvětšuje se přibližuje v této části 1a topnému systému, pokud je ohřev odporový, nebo k induktoru, je-li ohřev indukční, což vede potom k přehřívání kelímku právě v této střední části, a tím k změnám teplotního režimu a teplotního gradientu, ke zvýšení tepelného i mechanického namáhání kelímku právě v této vyduté jeho části, k zvýšení rekrystalizace stěn kelímku a nakonec i k praskání kelímků. V případě odporového topení dochází navíc k zvýšenému nebezpečí doteku topných elementů na kelímek. Sudovitě vypuklý tvar značně mění hydrodymamiku proudění taveniny, která jsouc ohřívána u stěn kelímku stoupá vzhůru, ochlazuje se na hladině taveniny ztrátami vyzařováním směrem vzhůru a klesá opět stře- 3 240 922 den kelínku okolo krystalu dolů ke dnu. V průběhu pěstování dochází vzhleden k poklesu hladiny taveniny d.o rozšířená střední části kelínku k silné zněně radiálního gradientu, a tín i rychlosti proudění taveniny, což ná za následek zněny tvaru fázového rozhraní, a tín je nepříznivě ovlivněna optická jakost nonokrystalu.

Uvedené nedostatky lze do značné míry onezit kelínken pro pěstování monokrystalů vysokotajících oxidických materiálů jako je granát, korund nebo perovskit, pádle vynálezu, jehož podstata spočívá v ton, že průběh jeho vnitřního průměru d v závislosti na vnitřní hloubee h odpovídá vztahu

kde da epodní vnitřní průněr kelínku, ho vnitřní hloubka kelínku, k a n jsou konstanty o hodnotách 0,01^ ks?0,3 a 1^n^5 a průběh vnějšího průměru kelínku d/ v závislosti na jeho výšce h* odpovídá vztahu

kde dj je spodní vnější průněr kelínku, h^ je vnější výška

Takovýnto tvářen kelínku se onezují nepříznivé účinky jejioh defornace, takže postupné defornaoe, projevující se zvětšovánín průměru střední části kelínku jsou do značné míry konpenzovány a tvarové zněny podstatně néně ovlivňují pěstovací proces a zvyšuje se životnost kelímků.

- 4 240 922

Ha připojené» výkrese je znázorněn rotační kelímek s průběhem vnitřního a vnějšího průměru podle vynálezu ve svislé» řezu, kde je zakreslen vnitřní průměr 1, ve vnitřní hloubce 2, vnější průměr 2 ve vnější hloubce £, vnitřní spodní průměr 2» celková vnitřní hloubka 6, spodní vnější průměr χ a celková výška kelímku 8.

íříklad 1

Z práškovitého molybdenu byl vylisován v pryžové formě na duralové jádro v isostatickém lisu kelímek podle vynálezu. Jeho tvar po sintraci ve vodíku při teplotě 2000 °C a dodatečném obrobení na soustruhu vyhověl vztahům podle vynálezu. Vnitřní průměr kelímku u' dna činil 80 mn, vnitřní hlouba hp byla 90 mm, vnější spodní průměr dó byl 100 mm, vnější výška h^ činiXaJW mm, koeficient n měl hodnotu 3, koeficient nj hodnotu 0,7, koeficient k hodnotu 0,1 a koeficient kj hodnotu 0,05. Tento kelímek byl použit pro pěstování monokrystalů yttrit©hlinitého granátu s neodymem Czochralskiho metodoui Kelímek měl životnost o 30 % delší než obvyklý válcový kelímek a i výtěžnost dobrých monokrystalů stoupla ©11%.

Příklad 2

Podobně jako v příkladu 1 byl zhotoven kelímek, tentokráte z práškovitého wolframu. Kelímek měl spodní vnitřní průměr d_Q 100 mm, vnitřní hloubku h₀ 140 mm, vnější spodní průměr do 120 mm, vnější výšku 150 mm, koeficient n měl hodnotu 1,3, koeficient n' hodnotu 0,5, koeficient k hodnotu 0,07 a koeficient k* hodnotu 0,05. Kelímek byl požit pro pěstování monokrystalů safíru o průměru 50 až 80 mm zejména pro substráty pro vrstvy křemíku a pro optické elementy. Životnost kelímku byla o 20 % delší něž životnost obvyklých válcových kelímků a i výtěžnost dobrých monokrystalů se zvýšila o 25 %.

- 5 240 922

Přiklad 3

Pyl vyroben kolínek zcela stejný jako v příklade 1 · Tento kelínek byl použit pro pěstování nonokrystalů perov skitu Czochralskiho netodou. Kelíeek něl životnost delší o 35 % a výtěžnost dobrých nonokrystalů se zvýšila o 25 % proti běžněeu válcovitého kolínku.

Claims (1)

1. P Ě E D M Ě T VYKÁLEZU 240 922

   Kolínek pro pěstování monokrystalů vysokotajících oxldických materiálů jako je granát, korund nebo perovskit, vyznačený tín, že jeho vnitřní průněr d v závislosti na vnitřní hloubce h odpovídá vztahu kde d₀ je spodní vnitřní průněr kelínku, h₀ vnitřní hloubka kelímku, k a n jsou konstanty o hodnotách 0,01$ k $0,3 a 1$n$5 a průběh vnějšího průněru kelínku d/ v závislosti na jeho výšce h* odpovídá vztahu d« + k ,h_e ho kde dg je spodní vnější průněr kelínku, hj je vnější výška kelínku, k*a n^z J^sou konstanty o hodnotách 0,01$ 0,3 a současně k$ k a 0,3* n $3 a současně n$ n.