Устройство для контроля параметров поверхности раздела кристалла и жидкой фазы

(57) Иэобретени ствам получения нии поверхности жидкой Фаз сист ок-схераметалла иллизама устров пожидкойции. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО изОБРетениям и 031 гРытияРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИК АВТОРСКОМ(56) Ильченко В.И. Устройство дляопределения радиуса и знака кривизныфронта кристаллизации. Сб. Диэлектрики и полупроводники, Киев, Выща школа, 1976, с67-70, вып. 9.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА КРИСТАЛЛА ИЖИДКОЙ ФАЗЫ относится к устройинформации о состояраздела твердой имы кристалл-расплав Изобретение относится к устройствам получения информации о состоянии поверхности раздела твердой и жидкой фаз системы кристалл - расплав (раствор) в процессе кристаллизации и может быть использовано для автоматизации процесса получения монокристаллов кремния, германия, сапфира и т.д.Цель изобретения - повышение точности измерения параметров границы раздела фаз.На чертеже представлена блройства для контроля па верхности раздела кристФазы в процессе криста 2(раствор) в процессе кристаллизации, предназначено для автоматизации про. цесса получения монокристаллов кремния, германия, сапфира и т.д. и позволяет повысить точность измерения параметров границы раздела Фаз, Для этого преобразователь звука акустически связан через шток кристаллодержателя с кристаллом, вход которог подключен к измерителям частоты и амплитуды электрических колебаний, на штоке размещена мембрана й индукционная катушка. При этом мембрана акустически связана с преобразователем звука, а индукционная катушка индуктивно связана со штоком кристал лодержателя и своим выходом подключена к усилителю электрических колебаний, выход которого соединен с входом преобразователя звука. 1 ил. Устройство содержит усилитель 1электрических колебаний, измеритель2 амплитуды, измеритель 3 частоты,преобразователь 4 звука, мембрану 5,шток 6 кристаллодержателя, индукционную катушку 7, магнит 8, кристалл9 с границей 10 раздела фаэ и расплав (раствор) 11,Устройство работает следующим6образом.Преобразователь звука 4. подключенный своей обмоткой к выходу усилителя 1 электрических колебаний,преобразует электрический сигнал взвуковые колебания и через мембрану5 и шток 6 кристаллодержателя воздействует на кристалл 9. Со штоком 6кристаллодержателя, на котором закреплен магнит 8, индуктивно связана индукционная катушка 7, которая своим выходом подключена к входу усилителя 1 электрических колебаний. Таким образом, замыкается петля положительной обратной связи, обеспечивающей поддержание колебаний акустической системы (шток кристаллодержателя, кристалл) на собственной резонансной частоте. Напряжение на вы ходе усилителя 1 электрических колебаний и частота измеряются с помощью измерителей амплитуды 2 и частоты 3Зная собственную резонансную частоту Р колебаний акустической системы, можно определить длину кристалла 1. по Формулегде Е - модуль упругости материала;у - плотность кристалла;длина штока кристаллодержателя,Величина напряжения на выходеусилителя электрических колебанийпропорциональна амплитуде колебаний,ЗОкоторая функционально связана сдобротностью акустической системь 1и определяется площадью раздела твердой и жидкой фаз.Для определения площади поверхности раздела кристалла и жидкой Фазы Зизмеряют амплитуду колебаний резонансной частоты акустической системыв процессе роста кристалла и сравнивают ее с амплитудой колебаний резонансной частолы системы для кристалла, расходящегося в системе с плоской поверхностью раздела. При этомцем больше поверхность раздела кристалла и жидкой Фазы, тем меньше амплитуда колебаний. 45Для определения длины растущегокристалла измеряют резонансную частоту.акустической системы до и после перемещения поверхности разделатвердой и жидкой Фаз, При этом чем 50меньше резонансная частота системы,тем больше длийа кристалла (нижеуровень поверхности раздела твердойи жидкой фаз).Для определения Формы поверхнос- ути раздела кристалла и жидкой Фазыизмерения, амплитуды колебаний ирезонансной частоты акустической системы повторяют до и после изменения условий кристаллизации каждый раз запоминают и сравнивают между собой.При этом возможны следующие состояния: если резонансная частота до и после изменения условий кристалли-, зации равны между собой и равны их амплитуды колебаний, то изменений Формы поверхности раздела не происходит; если резонансная частота и амплитуда колебаний после изменения условий кристаллизации стали больше, цем до изменения этих условий, то происходит изменение Формы поверхности раздела в направлении от выпуклого к плоскому (в сторону расплава), если резонансные частоты до и после изменения условий кристаллизации равны между собой, а амплитуда колебаний стала меньше, цем до изменения этих условий, то произошло изменениеФормы поверхности раздела твердой ижидкой фаз от плоской к выпуклой(в сторону кристалла),Схема данного устройства позволяет производить замыкание петли положительной обратной связи, обеспечивающей поддержание колебаний акустической системы на собственной резо" нансной частоте, характеризующей длину кристаллаВеличина напряженияна выходе усилителя электрическихколебаний пропорциональна амплитудеколебаний, которая Функционально связана с добротностью акустическойсистемы м оеределяется площадью раздела твердой и жидкой Фаз,Измерения резонансной цастоты системы и амплитуды колебаний проводят до контакта кристалла с поверхностьюжидкой Фазы, после контакта при перемещении кристалпа относительно поверхности в процессе вытягивания кристалла из расплава,Амплитуда колебаний при касании поверхности жидкой Фазы резко понижается на величину, пропорциональную площади поверхности контакта твердой и жидкой Фаз. При дальнейшем погружении кристалла в расплав происходит изменение амплитуды колебаний, пропорционально изменению площади поверхности раздела Фаэ.Длину кристалла, Форму и площадь поверхности раздела Фаз можно определить данным устройством с помощьюпредварительной тарировки устройстваэталонными образцами и последующим576598 Составитель В.федороРедактор С,Патрушева Техред М.Дидых бруча Коррект аказ 1832 Тираж 342 ПоНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб. исное крытия д. 45 ри ГККТ СССР ьский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 1 оизводственно-из 5 1 ,сопоставлением с результатами измерений в процессе кристаллизации. формула изобретения Устройство для контроля параметров поверхности раздела кристалла и жидкой фазы в процессе кристаллизации, содержащее преобразователь звука, акустически связанный через шток кристаллодержателя с кристаллом, вход которого подключен к измерите" ,лям частоты и амплитуды электричес" ких колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точ" ности измерения параметров границы раздела фаз, оно дополнительно содер-.5жит усилитель электрических колебаний, мембрану, размещенную на штоке кристаллодержателя, и индукционную катушку, при этом мембрана акустически связана с преобразователем звука, а индукционная катушка индуктивно связана со штоком кристаллодержателя и своим выходом подключена к усилителю электрических колебаний, выход которого соединен с входом преобразователя звука.