Opublikowano: 27.IV.1964 48184 KI. 21 g 11/02 MKP H 01 1 lico UKD BIBL«OT£K UrzaóJ KoTentoWLP Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Zbigniew Bukowski, mgr inz. Jerzy Grabowski, mgr inz. Jerzy Pelczynski Wlasciciel patentu: Fabryka Pólprzewodników „Tewa", Warszawa (Pol¬ ska) Urzadzenie do otrzymywania monokrysztalów o jednorodnej opornosci wlasciwej z zastosowaniem plywajacego tygla Wynalazek dotyczy urzadzenia przeznaczonego do otrzymywania monokrysztalów o jednorodnej opornosci wlasciwej. Dla otrzymania monokryszta¬ lu roztapia sie surowiec w tyglu, z którego prze¬ plywa on do umieszczonego wewnatrz tygla wew¬ netrznego, skad wyciaga sie w odpowiednich wa¬ runkach technologicznych monokrysztal.Monokrysztaly zawieraja pewna ilosc wprowa¬ dzonych celowo domieszek, które wplywaja na ich wlasciwosci. Ilosc zawartych domieszek jest szcze¬ gólnie istotna w monokrysztalach pólprzewodniko¬ wych. Ma ona decydujacy wplyw na jednorodnosc wlasciwej opornosci elektrycznej monokrysztalów.Istota wynalazku polega na umieszczeniu w zewnetrznym tyglu mniejszego tygla wewnetrz¬ nego, w sposób pozwalajacy mu na swobodne ply¬ wanie na powierzchni roztopionego surowca znaj¬ dujacego sie w tyglu zewnetrznym.W wyniku doplywu w czasie procesu czystego materialu z tygla zewnetrznego do tygla wewnetrz¬ nego nastepuje rozcienczenie zawartcyh tam do¬ mieszek, co pozwala uzyskac monokrysztaly o du¬ zej równomiernosci wlasciwej opornosci.Plywajacy swobodnie tygiel obciazony jest od góry, a nie jak w dotychczas stosowanych kon¬ strukcjach od dolu. Obciazenie tygla jak i srednica sluzacego dla doplywu swiezego surowca otworu 10 20 25 w jego dnie sa tak dobrane, ze podczas procesu wyciagania monokrysztalu utrzymuja stala obje¬ tosc materialu znajdujacego sie w tygielku wew¬ netrznym.W dotychczasowych, znanych konstrukcjach, wewnetrzny tygiel umieszczony jest w tyglu zew¬ netrznym w sposób ograniczajacy jego zdolnosc przemieszczania sie. Jest on obciazony od dolu w ten sposób, ze w dnie zewnetrznego tygla wyko¬ nany jest otwór, przez który przechodzi nózka tygla wewnetrznego, na koncu której umieszczone jest obciazenie. Takie rozwiazanie wymaga stoso¬ wania odpowiednich uszczelnien, trudnych do wy¬ konania ze wzgledu na koniecznosc uzycia odpor¬ nych na wysokie temperatury materialów i powo¬ dujacych ich czesta i klopotliwa wymiane. Wymaga to poza tym wykonania otworu w wewnetrznym tyglu nie w srodku jego dna, lecz z boku, co z kolei powoduje chemiczna niejednorodnosc w mono¬ krysztale.W konstrukcji wedlug wynalazku unika sie tych trudnosci na skutek obciazenia wewnetrznego tygla od góry i umieszczenia otworu w srodku jego dna.Monokrysztaly otrzymywane w urzadzeniu wg wynalazku pozwalaja poza tym osiagnac dwukrot¬ nie wiekszy uzysk dzieki temu, ze zastosowanie swobodnie plywajacego tygla wewnetrznego poz-48184 3 4 wala rozcienczac w nim stezenie domieszek w wy¬ niku czego uzyskuje sie monokrysztal o bardziej jednorodnej opornosci wlasciwej.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku. W zewnetrznym grafitowym tyglu 1 plywa swobodnie na po¬ wierzchni roztopionego surowca maly, równiez grafitowy tygiel wewnetrzny 2 obciazony ciezar¬ kami 3, wykonanymi z materialu trudnotopliwego posiadajacego wysoki ciezar wlasciwy i przykry¬ tymi ochronnymi grafitowymi pokrywkami 4. Ty- * giel zewnetrzny umieszczony jest w grafitowym nagrzewniku 5 znajdujacym sie w zespole grafito¬ wych oslon 6. W srodku dna tygla znajduje sie otwór 7, przez który doplywa roztopiony surowiec.Do zewnetrznego tygla zaladowuje sie material czysty, zas do wewnetrznego tygielka — czesc wsa¬ du z odpowiednia iloscia domieszek. Po roztopieniu zawartosci tygli i zetknieciu zarodzi z powierzchnia materialu roztopionego w wewnetrznym tyglu roz¬ poczyna sie wyciaganie monokrysztalu.Ubytek krzepnacego materialu w postaci mono¬ krysztalu jest uzupelniony w wewnetrznym tyglu przez doplyw czystego materialu z zewnetrznego tygla przez otwór tygla wewnetrznego. Objetosc cieklego materialu w wewnetrznym, swobodnie plywajacym tyglu podczas calego procesu pozo¬ staje niezmienna.Monokrysztaly otrzymywane w urzadzeniu we¬ dlug wynalazku pozwalaja osiagnac uzysk do okolo 5 80°/o. Poza tym urzadzenie wedlug wynalazku jest znacznie prostsze i tansze od uzywanych dotych¬ czas oraz moze byc zastosowane do kazdego pieca sluzacego do wyciagania monokrysztalów metoda Czochralskiego bez koniecznosci przeróbki pieca.Urzadzenie do otrzymywania monokrysztalów wedlug wynalazku moze byc stosowane do pól¬ przewodników, metali i innych materialów. PL