RU2552463C1 - Method of fuse securing during growth of monocrystals by method of direct crystallisation from melt in horizontal glass vacuum-treated container - Google Patents

Method of fuse securing during growth of monocrystals by method of direct crystallisation from melt in horizontal glass vacuum-treated container Download PDF

Info

Publication number
RU2552463C1
RU2552463C1 RU2014120602/05A RU2014120602A RU2552463C1 RU 2552463 C1 RU2552463 C1 RU 2552463C1 RU 2014120602/05 A RU2014120602/05 A RU 2014120602/05A RU 2014120602 A RU2014120602 A RU 2014120602A RU 2552463 C1 RU2552463 C1 RU 2552463C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seed
melt
fuse
container
horizontal glass
Prior art date
Application number
RU2014120602/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Иванович Бочегов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет"
Priority to RU2014120602/05A priority Critical patent/RU2552463C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2552463C1 publication Critical patent/RU2552463C1/en

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: for fuse securing in horizontal glass vacuum-treated container the major part of fuse is melted from side opposite to the seed melting place, and melt is crystallised in contact with the container walls.
EFFECT: yield of high quality mono-oriented crystal increases due to increased reliability of the fuse mechanical securing and improved its thermal contact with the container walls.
1 ex

Description

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов полупроводниковых и металлических материалов и может быть использовано для получения монокристаллов с анизотропией роста из расплава типа висмута и его сплавов с сурьмой, в том числе по методике зонной перекристаллизации.The invention relates to a technology for producing single crystals of semiconductor and metallic materials and can be used to obtain single crystals with growth anisotropy from a melt of the type bismuth and its antimony alloys, including by the method of zone recrystallization.

Цель изобретения - увеличение выхода моноориентированного кристалла высокого качества при направленной кристаллизации от затравки в горизонтальном длинномерном вакуумированном стеклянном контейнере путем повышения надежности механического крепления затравки и улучшение ее теплового контакта со стенками контейнера, необходимого для обеспечения достаточного по величине и стабильного оттока тепла, выделяемого на фронте кристаллизации.The purpose of the invention is to increase the output of a mono-oriented crystal of high quality during directed crystallization from seed in a horizontal long-dimensional evacuated glass container by increasing the reliability of the mechanical fastening of the seed and improving its thermal contact with the walls of the container, which is necessary to ensure sufficient and stable outflow of heat generated at the crystallization front .

Известен способ выращивания (получения) оптических монокристаллов германия, патент RU 2261295 (опубликовано 2005.09.27), в котором кристалл выращивается из расплава от закрепленной затравки по методу Чохральского в вакууме с последующим отжигом без выемки кристалла из установки выращивания.A known method of growing (obtaining) optical single crystals of germanium, patent RU 2261295 (published 2005.09.27), in which the crystal is grown from the melt from the fixed seed according to the Czochralski method in vacuum, followed by annealing without excavating the crystal from the growing unit.

Известен способ выращивания (получения) кристаллов кремния, патент RU 2278912 (опубликовано 2006.06.27), так же методом Чохральского с вращающимися тиглем и затравкой с различными скоростями в инертной газовой среде. В этих описаниях не оговаривается методика крепления затравки и метод отвода скрытой теплоты кристаллизации от фронта кристаллизации.A known method of growing (obtaining) silicon crystals, patent RU 2278912 (published 2006.06.27), also by the Czochralski method with a rotating crucible and seed with different speeds in an inert gas environment. These descriptions do not specify the method of attaching the seed and the method of removing latent heat of crystallization from the crystallization front.

В отличие от предлагаемого нами способа обе эти методики рассчитаны на высокотемпературную (выше 1000 К) кристаллизацию и требуют сложного и дорогостоящего оборудования со сложной системой управления тепловыми режимами путем варьирования режимов нагревательных печей и режимов отвода тепла от затравки (в способе RU 2261295) с помощью водного теплоносителя.In contrast to our proposed method, both of these methods are designed for high-temperature (above 1000 K) crystallization and require complex and expensive equipment with a complex control system for thermal conditions by varying the modes of heating furnaces and the modes of heat removal from the seed (in the method RU 2261295) using water coolant.

Изобретения RU 2199614 (опубликовано 27.02.2003) и RU 2199615 (опубликовано 27.02.2003) посвящены способу и устройству для выращивания кристаллов от затравки в направлении снизу вверх в графитовом цилиндрическом контейнере, который одновременно является гнездом для крепления затравки. При этом и в том и другом случае оговаривается, что затравка в контейнер помещается без зазора между стенками, т.е. затравка, в отличии от предлагаемого нами способа, должна быть каким-то образом предварительно обработана, чтобы иметь сечение, строго совпадающее с сечением внутренней полости контейнера (тигля), что не всегда возможно без повреждения структуры. Не оговаривается в этих изобретениях также и среда, в которой протекает процесс.The inventions RU 2199614 (published on 02.27.2003) and RU 2199615 (published on 02.27.2003) are devoted to a method and apparatus for growing crystals from the seed in the upward direction in a graphite cylindrical container, which is also a socket for attaching the seed. In this case, in either case, it is stipulated that the seed in the container is placed without a gap between the walls, i.e. the seed, in contrast to the method proposed by us, must be pre-processed in some way in order to have a section strictly coinciding with the section of the inner cavity of the container (crucible), which is not always possible without damaging the structure. The environment in which the process proceeds is not specified in these inventions either.

Наиболее близкой по сути к заявляемому способу является методика выращивания кристаллов от охлаждаемой затравки по методу горизонтальной зонной плавки в вакуумированном стеклянном контейнере, описанная автором данной заявки в статье (Бочегов В.И., Иванов К.Г., Родионов Н.А. Выращивание монокристаллов висмут-сурьма от охлаждаемой затравки // Приборы и техника эксперимента, 1980, №2, с. 218). Данная методика использовалась автором многие годы при получении монокристаллов. Однако процент выхода моноориентированных кристаллов и их качество существенно улучшилось с применением заявляемого способа крепления затравки, т.к. температурное поле вблизи фронта кристаллизации в этом случае становилось значительно более стабильным.The closest to the claimed method is the method of growing crystals from a cooled seed by the method of horizontal zone melting in an evacuated glass container, described by the author of this application in the article (Bochegov V.I., Ivanov K.G., Rodionov N.A. Single crystal growth bismuth-antimony from a cooled seed // Instruments and experimental technique, 1980, No. 2, p. 218). This technique has been used by the author for many years to obtain single crystals. However, the percentage of yield of mono-oriented crystals and their quality is significantly improved with the use of the proposed method of attaching seeds, because the temperature field near the crystallization front in this case became much more stable.

Пример. Способ испытания при выращивании монокристаллов сплавов висмута с сурьмой. В загруженный наполовину материалом горизонтальный контейнер из стекла марки 'ЗС-5 или "пирекс" длиной 150-200 мм, внутренним диаметром 15-18 мм, толщиной стенки 1,5-2 мм, имеющий оттянутый хвостовик для затравки с внутренним диаметром 6-8 мм, толщиной стекла 0,8-1,2 мм, помещают затравку вплотную к выращиваемому материалу соответствующего поперечного сечения и кристаллографически совершенную с затравливаемой стороны длиной 30-60 мм. После этого ампулу откачивают и запаивают под вакуумом. На хвостовик в районе расплавливаемой части затравки помещают нагреватель и часть затравки расплавляют. Контроль за объемом расплавленного участка затравки осуществляют визуально. Плавлению подвергают примерно 3/4-4/5 длины затравки. Сразу после принятия расплавленной частью затравки формы донной части внутренней поверхности хвостовика ампулы нагреватель отключают, при этом расплав кристаллизуется. Подтекание расплава под твердую часть затравки и растекание в свободную часть хвостовика при указанных размерах затравки и диаметре хвостовика ампулы не происходит из-за поверхностного натяжения расплава. Далее на хвостовик навешивают радиатор и ампулу устанавливают в устройство для зонной перекристаллизации.Example. Test method for growing single crystals of bismuth alloys with antimony. Into a half-loaded material, a horizontal container made of glass of the type “ZS-5 or Pyrex” with a length of 150-200 mm, an internal diameter of 15-18 mm, a wall thickness of 1.5-2 mm, having a drawn shank for seed with an inner diameter of 6-8 mm, a glass thickness of 0.8-1.2 mm, the seed is placed close to the grown material of the corresponding cross section and crystallographically perfect from the etched side with a length of 30-60 mm. After this, the ampoule is pumped out and sealed under vacuum. A heater is placed on the shank in the region of the molten portion of the seed and the portion of the seed is melted. Monitoring the volume of the molten seed portion is carried out visually. About 3 / 4-4 / 5 of the seed length is melted. Immediately after the molten part of the seed takes the shape of the bottom of the inner surface of the ampoule shank, the heater is turned off, and the melt crystallizes. Leakage of the melt under the solid part of the seed and spreading into the free part of the shank at the indicated seed sizes and the diameter of the ampoule shank does not occur due to the surface tension of the melt. Next, a radiator is mounted on the shank and the ampoule is installed in the device for zone recrystallization.

Предлагаемый способ позволяет сравнительно просто и надежно закрепить затравку внутри вакуумированного контейнера и обеспечивает хороший тепловой контакт с навешиваемым на контейнер в районе затравки радиатором, что в свою очередь обеспечивает стабильность теплового оттока вдоль линии кристаллизации материала и позволяет увеличить выход монокристаллических слитков методом горизонтальной перекристаллизации практически до 100%.The proposed method allows a relatively simple and reliable fixation of the seed inside the evacuated container and provides good thermal contact with the radiator hung on the container in the seed region, which in turn ensures the stability of the heat outflow along the crystallization line of the material and allows to increase the output of single-crystal ingots by the method of horizontal recrystallization to almost 100 %

Claims (1)

Способ крепления затравки при выращивании монокристаллов методом направленной кристаллизации из расплава в горизонтальном стеклянном вакуумированном контейнере, отличающийся тем, что проводят расплавление большей части затравки со стороны, противоположной месту затравливания, и расплав кристаллизуют в контакте со стенками контейнера. A method of attaching a seed when growing single crystals by directional crystallization from a melt in a horizontal glass evacuated container, characterized in that the majority of the seed is melted from the side opposite to the location of the seed, and the melt is crystallized in contact with the walls of the container.
RU2014120602/05A 2014-05-21 2014-05-21 Method of fuse securing during growth of monocrystals by method of direct crystallisation from melt in horizontal glass vacuum-treated container RU2552463C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120602/05A RU2552463C1 (en) 2014-05-21 2014-05-21 Method of fuse securing during growth of monocrystals by method of direct crystallisation from melt in horizontal glass vacuum-treated container

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120602/05A RU2552463C1 (en) 2014-05-21 2014-05-21 Method of fuse securing during growth of monocrystals by method of direct crystallisation from melt in horizontal glass vacuum-treated container

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2552463C1 true RU2552463C1 (en) 2015-06-10

Family

ID=53294943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014120602/05A RU2552463C1 (en) 2014-05-21 2014-05-21 Method of fuse securing during growth of monocrystals by method of direct crystallisation from melt in horizontal glass vacuum-treated container

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2552463C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4610754A (en) * 1982-10-29 1986-09-09 Westinghouse Electric Corp. Method for growing crystals

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4610754A (en) * 1982-10-29 1986-09-09 Westinghouse Electric Corp. Method for growing crystals

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОЧЕГОВ В.И. и др., Выращивание монокристаллов висмут-сурьма от охлаждаемой затравки, "Приборы и техника эксперимента", 1980, N2, стр.218-221. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109196144B (en) Method and apparatus for manufacturing silicon single crystal
KR102049710B1 (en) METHOD FOR PRODUCING SiC SINGLE CRYSTAL AND PRODUCTION DEVICE
TWI632257B (en) Single crystal silicon manufacturing method
JP2009161416A (en) Single crystal manufacturing unit
US20120000416A1 (en) Single crystal cooling apparatus and single crystal grower including the same
RU2552463C1 (en) Method of fuse securing during growth of monocrystals by method of direct crystallisation from melt in horizontal glass vacuum-treated container
JP2014162665A (en) Production method of sapphire single crystal
JP4265269B2 (en) SiC single crystal manufacturing furnace
JP5167960B2 (en) Silicon single crystal growth equipment
US20180016703A1 (en) Method for producing crystal
KR20190075411A (en) Crucible Member Capable of Removing Lineage Defect, Apparatus and Method for Growing Sapphire Single Crystal of High Quality Using the Same
JP2704032B2 (en) Method for manufacturing compound semiconductor single crystal
KR100977627B1 (en) Single crystal ingot grower having structure for preventing deformation of quartz crucible and growing method thereof
JP5951132B2 (en) Apparatus for producing single crystals by crystallization of single crystals in the melting region
JP2011225408A (en) Method for manufacturing silicon single crystal
JP3812573B2 (en) Semiconductor crystal growth method
JP2543449B2 (en) Crystal growth method and apparatus
RU2554190C1 (en) Heat sink for heat removal from fuse during single-crystal growth in vacuum glass bulb
JPH02172885A (en) Production of silicon single crystal
KR101649543B1 (en) Reverse sublimation apparatus for single crystal growth
JPH03193689A (en) Production of compound semiconductor crystal
KR20110095599A (en) The apparatus against deforming the quartz crucible in the single crystal growth
RU2560402C1 (en) Method for monocrystal growing from molten metal
JPS62119198A (en) Device for rotating and pulling up single crystal provided with magnetic field impressing device
KR20090074940A (en) Growing apparatus of a single crystal ingot having thermocouple

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160522