CS267414B1 - Ampule pro pěstování monokrystalů halogenidů jednomocné rtuti z plynné fáze - Google Patents

Abstract

Řešení se týká oblasti pěstování vysoce kvalitních monokrystalů, se zaměřením na uspořádání ampule používané při pěstování těchto monokrystalů. Ampule pro pěstování monokrystalů halogenidů jednomocné rtuti má část, v níž dochází k růstu krystalového zárodku upravenou do tvaru kapiláry stočené do závitu se stoupáním 45° - 30 , přitom vnější průměr závitu obvykle nepřesahuje průměr ampule. Krystalový zárodek vyplňuje celý vnitřní prostor kapiláry a nejrychleji narůstají nejvýhodněji orientovaná zrna. Tvar kapiláry urychluje proces eliminace méně výhodně orientovaných krystalových zrn a z původně polykrystalického zárodku se stává monokrystal.

Description

Vynález se týká uspořádání ampule pro pěstování monokrystalů halogenidů jednomocné rtuti z plynné fáze, především té části ampule, v níž dochází ke vzniku a následnému růstu krystalového zárodku .

V současné době je vyřešen způsob výroby monokrystalů halogenidů jednomocné rtuti z plynné fáze, při kterém se surovina halogenidu jednomocné rtuti neprodyšně uzavře například v ampul i z křemenného skla, přivede se na teplotu nejméně 120 °C. načež se v teplotním gradientu sublimací plynule postupně rekrystallžuje * na monokrystal. Monokrystal začíná narůstat na opačném konci ampule než je umístěna surovina, a to na krystalovém zárodku. Tento g zárodek musí být do ampule buď předem vložen nebo vznikne samovolně tak zvanou termotaxií, to je samovolně vznikající zárodek krystalu se krystalograficky orientuje optimálně vůči směru izoterm teplotního pole.

Hlavní nevýhodou metody termotaxie přitom je, že v praxi málokdy dochází k tomu, že zárodek krystalu začíná vznikat z jediného nukleačního centra. Těchto center je naopak několik, takže výsledný krystalový zárodek bývá většinou polykrystalický. Při narůstání takového zárodku pak rostou nejrychleji, a tedy přednostně, ta krystalová zrna, která jsou nejvýhodněji orientována vůči směru izoterm teplotního pole a ostatní méně výhodně orientována krystalová zrna jsou jimi postupně zatlačována. Celkový počet jednotlivých krystalů na fázovém rozhraní zárodku se proto zmenší a málokdy dojde k tomu, aby se stalo dominantním jediné krystalové zrno a krystalový zárodek přešel v monokrystalický růst. Ve snaze pomoci tomuto požadovanému vývoji, to je vzniku monokrystalu, byly navrženy různé úpravy vnitřního prostoru ampule. Krystalový zárodek například začíná narůstat ve špičce ampule na jednom jejím konci, která je nejchladnějším místem z celé ampule, přičemž ampule se od špičky postupně rozšiřuje až přejde do válcové části. Za účelem zvýšení pravděpodobnosti, že původní polykrystal ický zárodek přejde na monokrystalický růst. to je. že se stane dominantním jediné krystalové zrno zárodku a ostatní budou eliminována, bylo navrženo uspořádání. kdy postupně od své špičky se rozšiřující ampule je v určité vzdálenosti opět postupně zúžena a od tohoto místa se pak znovu postupně rozšiřuje až přejde do válcové části. V tomto případě byla pro chlorid rtutný HgaCLz experimentálně zjištěna pravděpodobnost přechodu krystalového zárodku do monokrystal ického růstu přibližně 20 Jiné řešení navrhuje náhlé zúžení vnitřního průřezu ampule pomocí speciální přepážky například tvaru pláště rotačního komolého kužele, jehož stěny svírají se svislou osou ampule úhel v rozmezí od 10 i °C do 90 °C. V tomto uspořádání byla pro případ chloridu rtutného pravděpodobnost přechodu polykrystalického zárodku v monokrystalický růst zvýšena na přibližně 38 Je tedy patrné, že napřík- ' lad v posledně uvedeném příkladu řešení ampule je nutno opakovat počáteční stádium krystalizace průměrně 3 krát, než je dosaženo požadovaného účinku, v prvně uvedeném příkladě dokonce 5 krát. Jeden cyklus přitom trvá 5 až 7 dní, takže se jedná o značné časové. energetické i jiné ztráty.

Uvedený nedostatek pomáhá řešit ampule pro pěstování monok

CS 267414 Bl rystalů halogenidů jednomocné rtuti z plynné fáze podle vynálezu, jehož podstatou je, že část ampule, v níž dochází ke vzniku a následnému růstu krystalového zárodku, má tvar kapiláry o průřezu s plošným obsahem v rozmezí od 0,01 mm² do 25 mm², stočené do závitu se stoupáním 45° - 30°, přitomk vnější průměr závitu obvykle nepřesahuje průměr apmule a počet závitů je roven nejméně 1/4 závitu.

Uspořádání ampule podle vynálezu je schematicky znázorněno na výkresu.

Ampule 1 je opatřena kapilárou 2 stočenou do závitu. Polykrystylický zárodek vzniká ve špičce kapiláry 2 a jeho jednotlivá krystalová zrna se postupně zvětšují, až krystalový zárodek vyplňuje celý vnitřní prostor kapiláry 2. Nejvýhodněji orientovaná krystalová zrna narůstají nejrychleji a postupně eliminují ostatní méně výhodně orientovaná krystalová zrna. Tvar kapiláry 2 podstatně urychluje proces eliminace, přitom průměr závitu, do něhož je kapilára 2 stočena není rozhodující.

Navržené uspořádání ampule podle vynálezu bylo ověřeno na následujícím příkladě.

Pro pěstování monokrystalu chloridu rtuťného HgzCLz byla použita ampule podle výkresu. Vnitrní průměr válcové části ampule 1 byl 25 mm, přičemž konec ampule, v němž vznikl a narůstal krystalový zárodek, byl upraven do tvaru tenké kapiláry 2 a průměru 0,9 mm, která byla stočena do dvou závitů se stoupáním 40°, přičemž vnější průměr závitu byl 10 mm. Statistická pravděpodobnost, že z původně polykrystalického zárodku se stal monokrystal se zvýšila přibližně na 50 % a současně se snížila pravděpodobnost vzniku šlír a jiných vnitřních nehomogenit.

Claims (1)

1. Ampule pro pěstování monokrystalů halogenidů jednomocné rtuti z plynné fáze, vyzančující se tím, že část ampule (1), v níž dochází k růstu krystalového zárodku, má tvar kapiláry (2) o průřezu s plošným obsahem od 0,01 mm² do 25 mm², která je stočena do tvaru závitu se stoupáním 45° - 30°, přitom vnější průměr závitu nepřesahuje průměr ampule (1) a počet závitů je roven nejméně 1/4 závitu.