SU1397555A1 - Установка дл выращивани монокристаллов тугоплавких окислов из расплава - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии полупроводниковых материалов, а именно к установке дл  выращивани  монокристаллов тугоплавких окислов из расплава, и обеспечивает повышение качества кристалла за счет уменьшени  механических нарушений. Установка состоит из станины с несущей колонкой, установленной на опорной плите, камеры роста, в которой на нижнем штоке установлен тигель, а на верхнем водоохлаждаемом штоке закреплен затравкодержатель. Штоки соединены с механизмами их вращени  и перемещени , имеющими каретку, установленную с возможностью перемещени  по вертикальной направл ющей, и винтовую шариковую пару, гайка которой закреплена в каретке, а ходовой винт соединен с электромагнитной муфтой,взаимодействующей с электродвигателем рабочего перемещени  и электродвигателем ускоренного перемещени . Отличие заключаетс  в том, что камера верхней частью жестко св зана с несущей колонной, а нижней - с опорной плитой. Камера, несуща  колонна, станина и опорна  плита образуют жесткий 0-образный контур. Каждьй механизм перемещени  штоков снабжен дополнительной электромагнитной муфтой дл  соединени  винта с электродвигателем ускоренного перемещени . Гайка выполнена из двух независимых частей, а каретка имеет возможность самоустановки. Верхний шток выполнен из двух коаксиальных труб, разделенных продольными перегородками на две части. Кажда  из них снабжена штуцерами. Верхние торцы перегородок соединены полукольцом. Отличие состоит также в том, что установка снабжена модульными редукторами. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. с S (Л оо со О1 сд сд

Description

Изобретение предназначено дл  получени  монокристаллов тугоплавких окислов выт гиванием на затравку из расплава по способу Чохральского и может быть использовано Дл  выращивани  монокристаллов ниобата лити , танталата лити , алюмоиттриевого граната , сапфира, рубина и др„

Цель изобретени - повышение ка- честна кристалла за счет уменьшени  механических нарушений при выравщва- нии кристаллов.

На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - механизм пере мещерти  штока, общий вид; на фиг.З - винт и гайка, выполненна  из двух независимых частей, зат гиваемых относительно друг друга; на фиг. 4 - взаимное расположение винта, вертикаль- ной направл ющей и водоохлаждаемого штока; на фиг, 5 - механизм вращени  штока; на фиг, 6 - водоохлаждаемь й верхний шток и его соединение с датчиком веса, разрез А-А.

Установка содержит станину 1 с перемещаемой в ней телескопической колонной 2, опорную шшту 3, пилиндри- ческую обечайку герметичной камеры 4 с дверью 5, дно 6 и верхнюю крышку 7 камеры, укрепленную на кронштейне 8, Внутри камеры размещены тигель 9 с расплавом, выт гиваемый на затравку криста1ш 10, система 11 теплоизол ции ТИГЛЯ и; кристалла, а также индуктор 12. В полость камеры введены верхний шток 13 и нижний шток 14. Верхний и нижний штоки перемещаютс  и вращаютс  с помощью верхнего механизма 15 перемещени  и вр.ащени  што- ка и механизма 16 перемещени  и вращени  нижнего штока,, Камера установлена на столе 17.

Механиз а 1 перемещени  штоков име

ют ходовой винт 18 с гайкой 19, выполненной из двух независимых частей укрепленных в обойме 20, плавающей в каретке 21,, Каретка снабжена роликами 22, кат щимис  по вертикальной направл ющей 23,, Винт снабжен двум  электромагнитными муфтами 24 и 25.-Шестерни 26 служат дл  вращени  валов редукторов, собранных из модульных редукторов 27. Рабочее перемещение штока обеспечиваетс  - электродвигателем 28, ускоренное перемещение - электродвигателем 29. В случае необходимости возможно руч

5 0 5

0 ;. п

5

ное перемещение штока с помощью маховика 30.

Две полуоси 31 и расширенные относительно полуосей отверсти  32 обеспечивают возможность плавного смещени  обоймы с гайками относительно каретки о Внутренн   труба 33 образует канал дл  ввода т ги весового датчика. Две перегородки 34 раздел ют полость между двум  коаксиальными трубами на две части. Двигатель 35 служит дл  вращени  штока и передачи вращени  через редуктор 36 и зубчатые колеса 37 на вал 38. На валу выполнены шлицевые пазы 39 дл  скольжени  шестерни 40, наход щейс  в зацеплении с шестерней 41, жестко укрепленной на штоке. Полукольцо 42 соедин ет верхние торцы вертикальных перегородок. Герметична  полость 43 непосредственно примыкает к датчику 44, имеющему т гу 45, Уплотнение 46 герметизирует полость весового датчика и штока. Штуцеры 47 и 48 служат дл  ввода и вывода воды.

Установка действует следующим образом .

Через индуктор, штоки и систему охлаждени  камеры пропускают охлаждающую воду. Подают высокочастотное напр жение на индуктор 12, Увеличивают напр жени  до расплавлени  загрузки в тигле 9. Расцепл ют электромагнитную муфту 24 с винтом 18. Включают электродвигатель 29 ускоренного перемещени  затравки. Через редуктор 27, шестерни 26 и электромагнитную муфту 25 вращение от двигател  передаетс  винту 18, на которьш накручиваютс  гайки 19, перемеща  вниз обойму 20 и каретку 21. При этом полуоси 31, смеща сь в отверсти х 32, гас т колебани , возникающие при работе механизма. Каретка 21 на роликах 22 катитс  по направл ющей 23, перемеща  при этом вниз шток 13.После того, как затравка окажетс  в нескольких мшшиметрах от уровн  расплава , двигатель 29 отключают. Включают двигатель 35, который через редуктор 36, зубчатые колеса 37 приводит во вращение вал 38, вращаюш й скольз щую по ишицевым пазам 39 шестерню , привод щую во вращение шток 13, через шестерню .41. Затем отключают электромагнитную муфту .25, освобожда  винт 18 от св зи с электродвигателем 29. Включают электромагнитную муфту 24, св зыва  винт 18 с электродвигателем 28. Включают электродвигатель 28 и перемещают шток до погружени  затравки в расплав. Затем включают подъем штока с помощью электродвигател  28 и начинают разращива- ние кристалла. Кристалл 10 через т гу 45 передает усилие датчику веса. При этом сигнал от датчика веса поступает в ЭВМ. Сигнал датчика веса  вл етс  опорным сигналом дл  управлени  процессом. По мере выработки расплава осуществл етс  перемещение и вращение тигл  с помощью перемещени  и вращени  тигл , аналогичного механизму перемещени  и вращени  верхнего штока.

ции, расположенный над тиглем и состо щий из нескольких коаксиальных труб водоохлаждаемый верхний шток, соединенный с затравкодержателем, верхний и нижний штоки соединены с механизмами их вращени  и перемещени , имеющими каретку, установленную с возможностью перемещени  по вертикальной направл ю1;;ей, и винтовую шариковую пару, гайка которой размеш,е- на в обойме, закрепленной в каретке, а ходовой винт соединен с электромагнитной муфтой, взаимодействующей

с электродвигателем рабочего перемещени  и с электродвигателем ускоренного перемещени , и на верхнем штоке размещен датчик массы кристалла, о т- личающа с  тем, что, с це

При работе установки вода поступа- 20 повышени  качества кристалла за

ет в штуцер 47 штока 13, затем по полости , отдел емой вертикальными перегородками 34 между наружной и внутренней трубами, поступает до дна штока , проходит в другую полость между наружной и внутренней трубами и выходит в штуцер 48.

Предлагаема  установка позвол ет получать кристаллы тугоплавких окислов более высокого качества за счет резкого снижени  аппаратурной полосчатости кристаллов и снижени  числа домен, так например, уменьшает локальные неоднородности показател  преломлени  на полосах роста в монокристаллах ниобата лити  в 5-8 раз и увеличивает длину монодоменной части кристалла в 4-6 раз.

25

30

35

счет уменьшени  механических нарушеНИИ при выращивании кристаллов, камера верхней частью жестко св зана с несущей колонной, а нижней - с опорной плитой, при этом камера, несуща  колонна, станина и опорна  плита образуют жесткий 0-образный контур, каждый механизм перемещени  штоков снабжен дополнительной электромагнитной муфтой дл  соединени  ходового винта с электродвигателем ускорен ного перемещени , гайка винтовой шариковой пары выполнена из двух независимых частей, а обойма снабжена расположенными в горизонтальной плоскости , проход щей через вертикальные оси винта и каретки, двум  со- осными полуос ми, верхний шток выпол нен из л.вух коаксиальных труб, полость между которыми разделена продольными перегородками на две части, снабженные штуцерами, а верхние торц перегородок снабжены полукольцом, раздел ющим полость в поперечном сечении .

Форм у л а изобретени 

Claims (2)

1. Установка дл  выращивани  монокристаллов тугоплавких окислов из расплава, включающа  станину с несущей колонной, установленную на опорной плите, камеру роста с размещенным в ней индуктором, внутри которого на водоохлаждаемом нижнем штоке установлен тигель с системой теплоизол -

5

0

5

0

5

счет уменьшени  механических наруше НИИ при выращивании кристаллов, камера верхней частью жестко св зана с несущей колонной, а нижней - с опорной плитой, при этом камера, несуща  колонна, станина и опорна  плита образуют жесткий 0-образный контур, каждый механизм перемещени  штоков снабжен дополнительной электромагнитной муфтой дл  соединени  ходового винта с электродвигателем ускоренного перемещени , гайка винтовой шариковой пары выполнена из двух независимых частей, а обойма снабжена расположенными в горизонтальной плоскости , проход щей через вертикальные оси винта и каретки, двум  со- осными полуос ми, верхний шток выполнен из л.вух коаксиальных труб, полость между которыми разделена продольными перегородками на две части, снабженные штуцерами, а верхние торцы перегородок снабжены полукольцом, раздел ющим полость в поперечном сечении .

2. Установка по п. 1, отличающа с  тем, что она снабжена модульными редукторами, соедин ющими ходовой винт с электродвигателем ускоренного перемещени .

фи.1.

23

22

19

Фиг.З

34

Фие.

Фиг. 5

-4«

Фиг. 6