Устройство для выращивания монокристаллов

)5 С 30 В 1 Б 1В . ИЗС)БРЕТЕЛЬСТВУ 4Скоробогатов,скаль и Л,А.Ко внии Р 1055099 ьство СССР 15/12, 1982.Я ВЫРАЩИВАНИЯ ИО-.их окислов, вклюСОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИД(54) Ь 7) УСТРОИСТВО ДЛНОКРИСТАЛЛОВ тугоплав Изобретение относится к области выращивания монокристаллов и может быть использовано в химической и электронной промышленности при производстве высокотемпературных моно- кристаллов, применяемых в квантовой электронике.Известно устройство,. содержащее камеру, тигель, неподвижно установленный внутри водоохлаждаемого индуктора, на некотором расстоянии и соосно с ним, шток для вытягивания монокристаллов и источник индукционного нагрева:, к которому подключен индуктор. Тигель выполнен в виде цилиндра с цельным дном, приваренным к его боковой поверхности по образую" щей. Нагрев тигля осуществляется индукционно, вихревыми токами, наводимыми в нем переменным электромагнитным полем, которое создается индуктором, когда по нему протекает переменный ток. чающее герметичную камеру, размещенный в ней индуктор, тигель из благо" родных металлов с отверстием в доннойчасти, установленный внутри индуктора коаксиально ему, и. затравкодержатель, о т л. и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет увеличения срока службы тигля, его донная часть выполнена изсекций, установленных с зазором одна относительно другой и закрепленных ,на боковой поверхности тигля. Существенным недостатком данного устройства является неравномерность нагрева боковой поверхности тигля по высоте. Это связано с тем, что в придонной части тигля ( 1/3 его высоты) напряженность электромагнитного поля :значительно ослабляется за счет взаи. модействия электромагнитных полей от ,токов, протекающих в индукторе и дне .тигля. Поэтому величина индукциояного тока, протекающего в верхней час" ти тигля, значит и ее нагрев, будет значительно выше, чем в нижней части Это влечет за собой уменьшение эффек.тивности конвективного перемешивания расплава и, как следствие, снижение передачи тепла от тигля к расплаву за счет конвективного механизма. В ,результате, такой неравномерный нагрев боковой поверхности тигля ведет в процессе выращивания к его разрушению, начинающемуся в его верхней части.Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для выращивания монокристаллов,включающее герметичную камеру, размещенный в ней индуктор, тигель изблагородных металлов с отверстием вдонной части, установленный внутрииндуктора коаксиально ему, и затравкодержатель, Объем тигля и дополнительный объем между тиглем и индуктором заполняются исходным сырьем, которое расплавляется с образованиемгарниссажа на индукторе, удерживающего расплав, и проводится процесс вытягивания монокристалла на затравкуиз сообщающихся объемов тигля и дополнительного объема.Имеющееся в дне тигля отверстиелишь в незначительной степени оказы Овает влияйие на величину индукционного тока, протекающего в его дне, всторону ее уменьшения. Поэтому напряженность суммарного электромагнитного поля в придонной части тигля, как 25и в приведенном аналоге, значительноослабляется путем взаимодействияэлектромагнитных полей, создаваемыхтоками, протекающими в индукторе идне тигля, Величина индукционноготока, протекающего в верхней частитигля, по сравнению с нижней, будетзначительно выше, что и приводит кее перегреву и, как следствие, куменьшению эффективности конвекциив расплаве. Это влечет за собойуменьшение передачи тепла от тигляк расплаву за счет конвективного механизма и разрушения тигля в процессе выращивания, начинающееся в еговерхней части.Целью изобретения является повышение надежности устройства за счетувеличения срока службы тигля.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для выращивания монокристаллов тугоплавких окислов,включающем герметичную камеру, размещенный в ней индуктор, тигель изблагородных металлов .с отверстием вдонной части, установленный внутри 5 Циндуктора коаксиально ему, и затравкодержатель, донная часть тигля выполнена из секций, установленных с зазором одна относительно другой,На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид, на фиг, 2- дно тигля; на фиг. 3 - продольный разрез тигля. Устройство содержит герметическуюкамеру 1 с установленным в ней тиглемс донной частью, состоящей из секций2, прикрепленных к боковой поверхнос"ти тигля 3, траверсы ч, прикрепленныек боковой поверхности тигля 3, индуктор с водоохлаждаемым дном 6, шток 7с присоединенным к нему затравкодержателем 8, герметичный бункер 9, установленный на герметичной камере 1и снабженный механизмом подачи сырья10, и подающую трубу 11,Устройство работает следующим образом.В герметичной камере 1 внутри индуктора 5 с водоохлаждаемым дном бнеподвижно устанавливается тигель спомощью траверс 1 так, чтобы егокромка находилась на одном уровне скромкой верхнего витка индуктора 5,Объем тигля и дополнительный объеммежду тиглем. и индуктором 5 заполняется исходным порошкообразным сырьем(алюмоиттриевого граната, активированного неодимом, УА 10 -Ий),Бункер 9 заполняется таким же сырьем из состава УА 10, -Мй. К штоку7 прикрепляется затравкодержатель 8.Увеличением мощности, подводимой киндуктору 5, повышается температуратигля до расплавления загруженного внего сырья и сырья, находящегося. вдополнительном объеме, Необходимыйуровень расплава получается путем дополнительной подачи сырья из бункера9 с помощью механизма подачи 10 через трубу 11. Далее проводится процесс вытягивания монокристалла припомощи затравкодержателя 8 и сообщающихся объемов тигля и дополнительного объема.Использование тигля предлагаемойконструкции позволяет значительноуменьшить величину тока, наводимогов его дне, и тем самым увеличить срокслужбы тигля. Действительно, промежуток между секциями прерывает токи,которые наводятся в случае, если дноцельное.Следовательно, суммарное электромагнитное поле в придонной части тигля, будет ослабляться лишь в незначительной степени, что позволяет существенно повысить равномерность нагрева боковой поверхности тигля и темсамым повысить срок его службы.Кроме того, при более равномерномнагреве боковой поверхности тигля повышается эффективность конвективного перемешивания расплава. Это способствует улучшению передачи тепла от тигляя к расплаву за счет конвективногоФмеханизма, что также ведет к повышению срока службы тигля. 233266Использование предлагаемого устройства позволяет увеличить срок службы тигля по сравнению с прототипом в - 1 3 раза (монокрисФталлы У А 1 О, -1 И, срок службы тиглей в известном и предлагаемом устройстве не менее 20 и не менее 25 циклов соответственно).Со вител Реда кт ГЗНСВ Я ака яи ори ГКНТ урарстненног ив еае ев еее ЕВ ее ЕвФЮВЮ аВЪЮ ЮЗЭ ааВВВ ФЮ ВВ ВФВина, 101комбинат "Пате РоД, Ул, а Г оизворственно-изратель ед И. Иоргента.п Корректор- И, Самбо Подписное 8 НИяй, И,От К КЯЯ; НЯбд у Д