DE2759050C3

DE2759050C3 - Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen aus der Schmelze

Info

Publication number: DE2759050C3
Application number: DE19772759050
Authority: DE
Inventors: Lev Georgievič Charkov Eidelman; marks Izrailevič Litičevskij
Original assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT MONOKRISTALLOV CHARKOV SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT MONOKRISTALLOV CHARKOV SU
Priority date: 1977-12-30
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1982-05-06
Also published as: DE2759050A1; DE2759050B2

Description

JO

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ziehen von Einkristall: η aus der Schmelze mit einer Stange, deren eines Ende einen Impfkri^r'allhalter aufweist und deren anderes Ende mit einem Drehantrieb verbunden ist, und mit einem gesondert angetriebenen Schlitten, der mit der Stange in ihrer Längst ichtung mittels eines Bolzeneingriffs in eine Längsnut bewegbar verbunden ist.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur beweglichen Halterung eines langgestreckten Körpers aus kristall!- nem Stoff beim tiegellosen Zonenziehen bekannt (DE-PS 9 77 636). Verwendet wird dafür eine Welle, die an ihrem einen Ende einen Halter für den kristallinen Stoff aufweist, während an ihrem anderen Ende ein in einer drehbaren Längsführung gleitendes Übertragungsglied befestigt ist, das mit einem durch Gewinde längsbewegbaren Schlitten in Längsrichtung formschlüssig, jedoch drehbar gekuppelt ist. Dadurch wird eine Längs- und Drehbewegung unabhängig voneinander für den Ziehvorgang erreicht. Die Antriebsmotoren so können für einen erschütterungsfreien Einsatz der Welle getrennt von der Ziehvorrichtung aufgestellt werden. Als Übertragungsmechanismen für die Längsbewegung unabhängig von der Drehbewegung werden Längsnuten und in ihnen drehfest gehaltene, jedoch längsverschiebbare Bolzen verwendet.

Die bekannte Vorrichtung läßt zwar einen erschütterungsfreien Ziehvorgang sowie eine voneinander unabhängige Dreh- und Ziehbewegung der den Impfkristall tragenden Welle zu, hat jedoch den Nachteil daß ihr Gesamtaufbau sehr aufwendig ist und das Wellenende auf der Seite des Impfkristallhalters nicht gekühlt werden kann.

Bei einer Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen aus der Schmelze ist es außerdem bekannt, eine auf einem beweglichen Schlitten angeordnete Stange, die einen Impfkristallhalter trägt und mit einem Antrieb für eine hin- und hergehende Verschiebung sowie für eine Drehung versehen ist, durch Wasser zu kühlen. Um dies zu erreichen besteht die Stange aus zwei koaxialen Rohren. Im inneren Rohr wird das Kühlwasser zugeführt, in dem Ringraum zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr zu einem Ablauf zurückgeführt. Der Zulauf und der Ablauf sind seitlich von der Stange und mit dieser verschiebbar angeordnet (US-PS 38 65 554).

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß ihr Aufbau äußerst kompliziert ist, und daß aufgrund der direkten Übertragung des Drehmoments auf die Stange mit dem Impfkristallhalter die Stange nicht schwingungsfrei gehalten werden kann, was die Einkristallzüchtung beeinträchtigt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Vorrichtung der eingangs genannten Art mit konstruktiv einfachen Mitteln so auszubilden, daß unter Beibehaltung der unabhängigen Dreh- und Längsbewegung eine einwandfreie regelbare Kühlung des Impfkristallhalters erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in der rohrförmig ausgebildeten, am impfkristallhaUerseitigen Ende abgeschlossenen Stange unter Bildung eines Ringraums eine Laufbüchse angeordnet ist, die mit der rohrförmigen Stange an deren anderem Ende an einer drehbar gelagerten Büchse des Schlittens starr verbunden ist und durch deren Boden ein mit ihr starr befestigtes Rohr hindurchgeht, welches über eine Dichtung am Boden einer rohrförmigen Welle axial verschiebbar in die Welle ragt, die außenseitig die Längsnut, in die der an der Büchse befestigte Bolzen ragt und an ihrem drehantriebsseitigen Ende einen Kühlmittelzulauf aufweist, während ein Kühlmittelablauf an der rohrförmigen Stange im büchsenseitigen Bereich vorgesehen ist

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie einen relativ einfachen, weitgehend schwingungsfreien Aufbau aufweist, der die unabhängige Dreh- und Längsbewegung dps Impfkristallhalters und gleichzeitig eine ausreichende KüiiUtngdes impfkristallhalterseitigen Endes der Stange ermöglicht, so daß Einkristalle mit großen Abmessungen und ausgezeichneter Qualität gezüchtet werden können.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im Axialschnitt zeigt, wird die Erfindung näher erläutert.

Die Vorrichtung hat eine luftdichte Kammer 1, in deren Hohlraum ein Tiegel 2 mit der Schmelze 3 angeordnet ist. Der Tiegel 2 ist von einer Heizung 4 in einer Auskleidung 5 umgeben. In die Kammer 1 ist durch den Deckel 6 und eine Abdichtung 7 eine vertikale Stange 8 abdichtend eingeführt, die hohl ist und einen geschlossenen Boden hat. Am unteren Stangenende 8 ist ein Halter 9 mit einem Impfkristall 10 befestigt, an dem ein Einkristall 11 gezüchtet wird. Das obere Stangenende 8 ist an einer Büchse 12 befestigt, die in Lagern 13 an einem Schlitten 14 befestigt ist. Im oberen Endbereich der Stange 8 sind zwischen zwei Abdichtungen 16 öffnungen 15 zum Herausführen eines Kältemittels aus der Stange 8 in eine Sammelleitung 17 vorgesehen.

An der Büchse 12 ist ein Bolzen 18 starr befestigt, der frei in eine Nut 19 einer Antriebswelle 20 ragt, die koaxial zur Stange 8 angeordnet ist. Die Antriebswelle 20 ist hohl. Ihr unteres Ende ist mit einer Abdichtung 21 versehen, durch die in den inneren Hohlraum der Antriebswelle 20 ein Rohr 22 ragt, das im Boden einer starr mit der Stange 8 verbundenen Laufbüchse 23 abdichtend befestigt ist. Die Laufbüchse 23 ist zwischen

der Stange 8 und der Antriebswelle 20 angeordnet.

Das obere Ende der Antriebswelle 20 ist in Lagern 24 an einer Platte 25 befestigt. Im oberen Endbereich der Antriebswelle 20 befindet sich eine Abdichtung 26, durch die ein Rohr 27 durchgeführt ist. Das obere Ende der Antriebsweile 20 ist durch eine Zahnradübersetzung 28, durch elastische Kupplungen 29 und eine Keilwelle 30 mit einem Antrieb 31 für die Drehung der Stange 8 verbunden, die an einem Rahmen 33 mittels schwingungsdämpfender Elemente 32 befestigt ist Auf der Platte 25, die starr auf dem Rahmen 33 gehalten ist, sind zwei Schneckengetriebe 34 angeordnet, an deren Ausgangswellen zwei Schnecken 35 befestigt sind, die durch die hohlen Führungen 36, die an der Platte 25 befestigt sind, hindurchgehen. Auf den Schnecken 35 sind Muttern 37 angeordnet, die mit dem Schlitten 14 starr verbunden sind Die Schneckengetriebe 34 sind mit Hilfe von elastischen Kupplungen 38 und einer Keilwelle 39 mit einem Antrieb 40 für eine hin- und hergehende Verschiebung der Stange 8 verbunden, die über schwingungsdämpfende Elemente 41 an dem Rahmen 33 sitzt

Die Vorrichtung arbeitet folgendermeden: In den Tiegel 2 wird der Ausgangsstoff gefüllt An der Stange 8 wird mit Hilfe des Halters 9 der Impfkristall 10 befestigt Die Kammer 1 wird hermetisch abgeschlossen. Über die Heizung 4 wird der Ausgangsstoff geschmolzen. Bevor die Heizung 4 eingeschaltet wird, wird das Kühlsystem der Stange 8 aktiviert Dabei wird in die Stange 8 durch das Rohr 27 und das Rohr 22 in den Raum zwischen der Stange 8 und der Laufbüchse 23 ein Kühlmittel eingeführt, das später durch die Öffnung 15 in der Stange 8 zwischen den Abdichtungen 16 in die Sammelleitung 17 abgeleitet wird. Der Antrieb 31 für die Drehung der Stange 8 dreht über die elastischen Kupplungen 29, die Keilwelle 30, die Zahnradübersetzung 28, die Antriebswelle 20 und den Bolzen 18 die Büchse 12 und durch sie die Stange 8 mit dem Impfkristall 10. Wenn die erforderliche Temperatur der Schmelze 3 bestimmt ist, wird der Antrieb 40 für die hiu- und hergehende Verschiebung der Stange 8 längs der Welle 20 eingeschaltet.

Das Drehmoment wird durch die elastischen Kupplungen 38, die Keilwelle 39 und die Schneckengetriebe 34 auf die Schnecken 35 übertragen, die mit Hilfe der Muttern 37 den Schlitten 14 und mit ihm zusammen auch die Stange 8 mit dem Impfkristall an d;n Führungen 36 herunterlassen, bh der Impfkristall mit der Schmelze 3 in Berührung kommi.

Wenn der Kristall 11 zu wachsen beginnt, wird der Antrieb 40 für die Verschiebung der Stange 8 in die entgegengesetzte Richtung geschaltet, so daß die Stange 8 mit dem Impfkristall 10 ynd dem wachsenden Einkristall 11 nach oben mit einer Geschwindigkeit zu steigen beginnt, die das Wachsen des Einkristalls 11 mit dem angegebenen Durchmesser ermöglicht.

Wenn die Züchtung des Einkristalls 11 abgeschlossen ist, wird die Verschiebegeschwindigkeit der Stange 8 nach oben erhöht, wodurch der Kristall 11 von der Schmelze 3 getrenn* wird. Die Kühlmittelzufuhr wird eingestellt, der Antrieb 31 für die Drehung der Stange 8 sowie die Heizung 4 werden ausgestaltet, die Kammer 1 wird geöffnet und der Einkristall 11 herausgenommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Ziehen von Einkristallen aus der Schmelze mit einer Stange, deren eines Ende einen Impfkristallhalter aufweist und deren anderes Ende mit einem Drehantrieb verbunden ist, und mit einem gesondert angetriebenen Schlitten, der mit der Stange in ihrer Längsrichtung mittels eines Bolzeneingriffs in eine Längsnut bewegbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der rohrförmig ausgebildeten, am impfkristallhalterseitigen Ende abgeschlossenen Stange (8) unter Bildung eines Ringraums eine Laufbüchse (23) angeordnet ist, die mit der rohrförmigen Stange (8) an deren anderem Ende an einer drehbar gelagerten Büchse (12) des Schlittens (14) starr verbunden ist und durch deren Boden ein mit ihr (23) starr befestigtes Rohr (22) hindurchgeht, welches über eine Dichtung (21) im Boden einer rohrförmigen Welle (20) axial verschiebbar in die Welle (20) ragt, die außenseitig die Längsnut (19), in die der an der Büchse (12) befestigte Boizen (18) ragt und an ihrem drehantriebsseitigen Ende einen Kühlmittelzulauf (27) aufweist, während ein Kühlmiitelablauf (15, 17) an der rohrförmigen Stange (8) im büchsenseitigen Bereich vorgesehen ist.