Тепловой узел

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2504.79 Р 1) 275.9335/22-2 бс присоединением заявки Йф -(5 ЦМ. Кл. С 30 В 15/14 о Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийЬГосударственный ордена Октябрьской Револ ии НауЧно-.исследовательский и проектный институт ред металлическойпроььдаленности(54) ТЕПЛОВОЙ УЗЕЛ Изобретение относится к технологиивыращивания кристаллов из расплавана затравку и может быть, в частности, использовано при выращивании кри-сталлов фосфида и арсенида галлияпри повышенном давлении инертногогаза,Известен тепловой узел для выращивания кристаллов на затравку иэрасплава, включающий подставку длятигля, укрепленную на штоке, соединенном с приводом вращения, нагреватель и несколько неподвижно установленных коаксиально нагревателю экранов 1 .35Недостатком узла является то, чтопри работе в условиях высокого (более 40 ат) давления инертного газанаблюдается интенсивный теплопереносот нагревателя к стенкам водоохлаждаемой камеры эа счет конвекции скомпрессированного газа, что, в своюочередь, вызывает увеличение подводимой электрической мощности к нагревателю для достижения высоких температур в тигле, а также перегревстенок камеры,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсятепдовой узел для выращивания кристаллов на затравку из расплава,включающий подставку тигля, закрепленную на штоке, соединенном с приводом вращения, нагреватель тигля, несколько коаксиальных нагревателю цилиндрических экранов, жестко соединенных с горизонтальным экраном, расположенным в нижней части теплового узла 12(.При использовании известного теплового узла горизонтальный экран уменьшает конвекционные потоки в нижней части, а в верхней - имеет место интенсивный теплоперенос от нагревателя к стенкам водоохлаждаемой камеры за счет конвекции скомпрессированного газа, что также вызывает повышенные потери тепла,Цель изобретения - уменьшение теплопотерь эа счет снижения конвенции потоков.Поставленная цель достигается тем, что тепловой узел для выращивания кристаллов из расплава на затравку содержит подставку, закрепленную на штоке, соединенном с приводом вращения, нагреватель, горизонтальный экран, расположенный в нижней части теплового узла и жестко соединенные с ним цилиндрические экраны, дополни-.тельно содержит подвижные экраны,выполненные в форме перевернутых стаканов с отверстием в дне, коаксиально вставленные друг в друга и междуцилиндрическими экранами и закреплен,ные на подставке тигля.Кроме того, по краям отверстийстаканов выполнены бортики, а наверхней части подставки выполненвыступ, с которым контактирует бортик внутреннего стакана.На Фиг, 1 приведен тепловой узел,общий вид; на Фиг. 2 - узел крепления подвижных экранов к подставкетигля,Тепловой узел состоит йз подставки 1 для тигля 2, укрепленной наштоке 3, соединенным с приводом 4,нагревателя 5, коаксиальных нагревателю цилиндрических неподвижныхэкранов 6, установленных на горизонтальном экране 7, и дополнительных экранов 8, закрепленных на подставку 2. Экраны 8 размещены в зазорах 9 между неподвижными экранами 6.Экраны 8 выполнены в виде стакановс отверстием в дне 10, по краям отверстий (фиг. 2) имеютсябортики 11,которыми экраны 8 контактируют свыступами 12 подставки 1,.При выращивании монокристалловСаР из расплава на затравку тепловойузел работает следующим образом.В тигель 2 загружают поликристаллический фосфид галлия и Флюс (борный ангидрид). Тигель 2 устанавливают в подставке 1 в камере (не показана) высокого давления, в которойсоздают давление аргона Ф 60 кгс/смПодают напряжение на нагреватель,нагревают тигель до температуры,большей температуры плавления СаР,и после расплавления исходного материала производят затравление и выращивание монокристалла.В процессе выращивания экраны 8вращаются вместе с подставкой 1, Приэтом конвекционные потоки газа отнагргзателя 5 до водоохлаждаеьихстенок (не показаны) камеры проходятчерез лабиринт, образованный подвижными экранами 6 и неподвижными экранами 8, в результате чего уменьшаются потери тепла и потребляемая мощность для достижения заданных температур Ф 20,Конструкция предлагаемого теплового узла позволяет при том же расходе мощности на нагревателе, как и в известном тепловом узле использовать тигли большего диаметра и, следовательно, повысить производительность установки выращивания кристаллов60.формула изобретения 15 1, Тепловой узел установки выращивания кристаллов из расплава на затравку, включающий подставку тигля,закрепленную на штоке, соединенном сприводом вращения, нагреватель, гори 20 зонтальный экран, расположенный внижней части теплового узла, и жесткосоединенные с ним цилиндрическиеэкраны, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения теплопотерьз 5 за счет снижения конвекционных потоков, тепловой узел дополнительноснабжен подвижными экранами, выполненные в Форме перевернутых стакановс отверстием в дне, коаксиальноЗО вставленных друг в друга и междуцилиндрическими экранами и закрепленными на подставке тигля.2. Тепловой узел по п.1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения теплоотвода по подвижнымэкранам, по краям отверстий стаканов,выполнены бортики, а на верхней части подставки выполнен выступ, с которым контактирует бортик внутреннего.стакана.40Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Сб, Новое в получении монокрис-таллов полупроводников. М"Иностранная литература", 1962, с, 89-1052. Патент Великобритании 91311028,кл. С 1 А, В 01 Я 17/18, 1971 (прототип).857308 Составитель Техред А, А рефьев ктор ктор заренк Заказ 7157/45 н 4/ ППП "Патентф, г. Ужгород, Ул. Проектная.,4 Тираж 333 ИПИ Государственного по делам изобретений 5, Иосква, Ж, Рауш Помитета СССоткрытыйкая наб д