SU1738876A1 - Способ выращивани монокристаллов Y @ В @ С @ О @ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области технологии выращивани  монокристаллов со сверхпроводимостью. Обеспечивает увеличение размеров монокристаллов, повышение их выхода, облегчение их извлечени . Способ включает нагрев исходного соединени  и эвтектической смеси ВаО и СиО в тигле, выдержку, последующее охлаждение и извлечение кристаллов. Используют алун- довый тигель, нагрев ведут в зоне шириной, равной ширине тигл , до 970-990°С, выдержку провод т в течение 24-30 ч, после чего тигель перемещают через градиент температуры 1,5°С/мм со скоростью 1-2 мм/ч в зону охлаждени  с температурой 870- 880°С, прекращают перемещение и охлаждение ведут со скоростью 190-200°С/ч, а в области 700-600°С - со скоростью 15- 20°С/ч. Получены кристаллы размером 3,5 х 2,5 х 0,15 мм с температурой перехода в сверхпровод щее состо ние Тс. 85 К. 2 ил

Description

Изобретение относитс  к технологии выращивани  монокристаллов, в частности монокристаллов, обладающих сверхпроводимостью , и может примен тьс  в технологии других материалов, где необходимо выделить выращиваемые кристаллы из шихты .

Из известных способов получени  монокристаллов YiBa2Cu30 -x самое широкое применение нашли методы выращивани  из раствор-расплавов, где в качестве растворител  используетс  расплав смеси ВаО и СиО. Рост проводитс  в вертикальных трубчатых печах. В качестве контейнерного материала используютс  Pt, Zr02, ThOa, AlaOa, MgO, Аи.

Однако высокотемпературные растворы , примен емые дл  получени  монокристаллов ВТСП, химически взаимодействуют практически со всеми. Тем не менее, если

вли ние Pt как примеси практически не отражаетс  на сверхпровод щих свойствах получаемых монокристаллов, то А понижает температуру перехода в сверхпровод щее состо ние в зависимости от его количества в монокристалле.

Известен способ, где в качестве растворител  используетс  расплав смеси ВаО и СиО. Эту смесь смешивают с заранее приготовленным составом YiBa2Cua07-x в виде порошка. Рост производ т при помощи вертикально направленного охлаждени .

Недостатком способа  вл етс  сложность технологии, кроме того, требуетс  изготовление специальных тиглей из А120з, что представл ет определенные трудности.

Большую проблему представл ет выделение монокристаллов из затвердевшей шихты. Так как селективных травителей дл  этой цели подобрать не удалось, извлечение

-ч ы

00

XS

о

кристаллов из шихты осуществл етс  механическим путем. Эта операци  ввиду хрупкости образцов весьма трудоемка и может быть применена к монокристаллам, имеющим малую площадь контакта с шихтой, что исключает растрескивание кристаллов за счет разности температурных коэффициентов расширени .

Целью изобретени   вл етс  увеличение размеров, повышение выхода кристаллов и облегчение их извлечени  из шихты.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что приготовленную смесь из ВаО, СиО и УтВааСизОт-х нагревают в алундовом тигле до 970-990°С и выдерживают в течение 24- 30 ч, после чего тигель перемещают через градиент температуры 1,5°С/мм со скоростью 1-2 мм/ч, при этом в температурной области 700-600°С охлаждение производ т со скоростью 15-20°С. Весь процесс роста происходит в атмосфере воздуха.

На фиг. 1 дана установка зонной плавки; на фиг. 2 -температурный профиль установки .

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что, охлажда  шихту в горизонтальном направлении, расплавленна  масса ползет в сторону более низкой температуры, вы свобожда  почти одну треть площади дна тигл , где и располагаютс  образованные кристаллы, сросшиес  с шихтой всего лишь одним ребром, и извлечение их из тигл  не представл ет никакой трудности.

Рост осуществл етс  в установке зонной плавки. Из нихромовой спирали 1 намо- таны две параллельно соединенные фоновые печи 2, между которыми располагаетс  зонный нагреватель из силитовых стержней 3. Температуры регулируютс  раздельно програмными регул торами РТП-ЗМ, в которых обратна  св зь осуществл етс  с помощью термопар 4. Дл  тигл  5 функцию стола выполн ют два горизонтально закрепленных керамических стержн  6.

Предварительно синтезированную керамику YiBa2Cu30 -x, размельченную в порошок , замешивают с эвтектической смесью 28% ВаО-72% СиО, засыпают в алундовый тигель и став т в установку дл  зонной плавки, так, чтобы тигель находилс 

в центре зоны. Поднимают температуру зоны до 970-990°С, а на фоновых печках задают такую температуру, что градиент не превышает 1,5°С/мм. Выдержав тигель с расплавом в зоне в течение 24-30 ч, включают передвижение зоны со скоростью 1-2 мм/ч. Охладив расплав до 870-880°С, отключают движение зоны и по заданной программе регул торами РТП-ЗМ понижают температуру до комнатной со скоростью, не

превышающей 200°С/ч, но при этом область температуры перехода из тетрагональной в орторомбическую фазу 700-600°С проход т со скоростью 15-20°С. Весь процесс роста происходит в атмосфере воздуха.

Максимальный размер кристалла, выращенного этим методом, 3,5 х 2,5 х 15 мм, с температурой перехода в сверхпровод щее состо ние 55 К без отжига и 85 К после

отжига в кислородной камере высокого давлени  в течение суток под давлением 45 атм при 600°С.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ выращивани  монокристаллов

   YiBaaCusOy-x, включающий нагрев исходного соединени  и эвтектической смеси ВаО и СиО в тигле, выдержку, последующее охлаждение и извлечение кристаллов, отличающийс  тем, что, с целью увеличени 

   размеров, повышени  выхода кристаллов и облегчени  их извлечени , используют алундовый тигель, нагрев ведут в зоне шириной , равной ширине тигл  до 970-990°С, выдержку провод т в течение 24-30 ч, после

   чего тигель перемещают через градиент температуры 1,5°С/мм со скоростью 1-2 мм/ч в зону охлаждени  с температурой 870-880°С, прекращают перемещение и охлаждение ведут со скоростью 190-200°С/ч,

   а в области 700-600°С - со скоростью 15- 20°С/ч.

   /

   20 16 12 8

   404 Фиг. г

   8 12 16 20 е,сп рассто ние от центра зоны