DE2729176A1

DE2729176A1 - Vorrichtung zum ziehen eines einkristalls aus einer schmelze

Info

Publication number: DE2729176A1
Application number: DE19772729176
Authority: DE
Inventors: Pierre Bochet
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1976-07-05
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1978-01-19
Also published as: BE855611A; FR2357302B1; NL7706926A; GB1533509A; NL187170C; NL187170B; DE2729176C2; FR2357302A1; IT1080678B

Description

VORRICHTUNG ZUM ZIEHEN EINES EINKRISTALLS AUS EINER SCHMELZE

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Ziehen eines Einkristalls aus einer Schmelze.

Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Ziehen eines Einkristalls aus einer Schmelze des Stoffes, aus dem der Einkristall bestehen soll, bekannt. Die Vorrichtungen halten den Keim an der Schmelzenoberfläche und ziehen ihn dann langsam nach oben aus der Schmelze heraus, wobei gleichzeitig eine senkrechte Längsbewegung und eine Drehbewegung um die Zugachse erfolgt.

Nach dem Ziehen wird der gezogene Einkristall entweder durch eine beschleunigte senkrechte Längsbewegung von der Schmelze getrennt, oder es kann auch wünschenswert sein, die Verbindung zwischen dem Einkristall und der Schmelze während der Abkühlphase beizubehalten. Dies ist insbesondere dann vom

Nutzen, wenn das starke und rasche Sinken der Temperatur vom

von Zeitpunkt der Trennung ("eier Schmelze an im Einkristall seine

Qualität beeinträchtigende Defekte hervorruft.

LaBt man aber Schmelze und Einkristall zusammen abkühlen, dann kommt es häufig wegen der Kontraktion der Schmelze zu einem Brechen des Einkristalle, durch das es in der Masse des Kristalls zu Spaltungen kommt. Selbst wenn es nicht zu einem Bruch kommt, ist der Einkristall während des Abkühlens

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mechanischen Kräften ausgesetzt, die beim Kristall zu Defekten führen, durch die die spätere Nutzung des Einkristalls in Frage gestellt wird.

Mit der Erfindung soll eine Vorrichtung zum Ziehen eines Einkristalls geschaffen werden*, die die Nachteile der bekannten Vorrichtungen nicht mehr aufweist, wobei jedoch der Einkristall mit der Schmelze während des Abkühlvorgangs in Kontakt bleibt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Ziehen eines Einkristalls aus einer Schmelze mit einem Halter, an dem ein Kristallkeim befestigt ist, sowie mit Mitteln, mit denen der Halter senkrecht aus der Schmelze gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ziehen des Halters eine senkrecht über dem Halter angeordnete, die Ziehbewegung aufprägende Zugstange, eine Feder, die mit einem ihrer Enden an der Zugstange und mit ihrem anderen Ende am Halter befestigt ist und die Tendenz hat, den Halter gs gen einen Anschlag an der Zugstange hochzudrücken, sowie Schraubmittel zur Einstellung der Federkompression aufweisen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden zwei Figuren näher erläutert.

Fig. la zeigt im Teilschnitt die zugstange der Vorrichtung und

Fig. Ib zeigt den den Keim tragenden Teil, der in die Zugstange von unten einschiebbar ist.

Wie aus Fig. la ersichtlich, ist eine zylindrische Zugstange 1 senkrecht angeordnet. Diese Zugstange 1 weist einen axialen zylindrischen Hohlraum 2 auf, der an seiner unteren

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Seite eine trichterförmige öffnung 3 besitzt. Auf der zylindrischen Oberfläche der Stange 1 sind zwei gegenüberliegende Längsöffnungen 4 angeordnet, die in den Hohlraum 2 münden. Auf die Stange 1 ist ein gerändelter Schraubring geschraubt. Dieser Ring kann durch Drehen um die Achse dieser Stange auf- und abwärts laufen. Um die Stange 1 herum ist eine Feder 6 gewickelt. Das untere Ende dieser Feder ruht über eine Scheibe

7 auf dem Ring 5. Ein durch den Hohlraum 2 und die öffnungen 4 verlaufender Stift 8 ruht horizontal auf einer Scheibe 9, die auf die Feder 6 von oben aufgelegt ist.

Fig. Ib zeigt eine senkrechte Führungsstange 10, die über ein Seil 12, das aus mehreren Stahlfasern besteht, mit einem Halter 11 verbunden ist. Die Führungsstange 10 ist in ihrem oberen Bereich mit einer Queröffnung 13 versehen. Der Halter 11 weist an seinem oberen Bereich einen Konus 14 auf, dessen Form komplementär zur trichterförmigen öffnung 3 an der Unterseite der Stange 1 (Fig. la) ist. Am unteren Teil des Halters 11 ist ein senkrechter Stab 15 angebracht, der eiKen Kristallkeim (nicht dargestellt) trägt.

Die in den Fig. la und Ib gezeigte Vorrichtung arbeitet folgendermaßen t

Der Keim des herzustellenden Einkristalls wird starr am unteren Ende des senkrechten Stabs 15 auf bekannte Weise befestigt. Anschließend wird die Führungsstange 10 in den Hohlraum 2 eingeführt und der Stift 8 durch die öffnung 13 der Stange 10 gesteckt, so daß die Stange 10 und der Halter 11 an der Scheibe 9 am oberen Ende der Feder 6 mit Hilfe des Stifts

8 aufgehängt sind.

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Anschließend wird der gerändelte Schraubring 5 auf der Stange 1 nach oben geschraubt. Die Feder 6, deren unteres Ende auf dem Ring 5 ruht, wird auf diese Weise auf der Stange 1 nach oben verschoben, bis der Konus 14 mit der konischen öffnung 3 in Berührung tritt. Wenn dann der Ring 5 noch ein wenig weiter geschraubt wird, so ist der Halter 11 an der Unterseite der Stange 1 unter der elastischen Wirkung der Feder 6 blockiert.

Anschließend läßt man auf bekannte Weise die Stange 1 eine doppelte Bewegung, d.h. eine senkrechte Längsbewegung nach oben entlang ihrer Achse und eine Rotationsbewegung um ihre Achse herum durchführen, wobei der Kristallkeim zu Beginn an der Gleichgewichtsoberfläche einer Schmelze aus dem Material, aus dem der Einkristall hergestellt werden soll, gerade benetzt wird.

Wenn die Länge des so aus der Schmelze gezogenen Einkristalls den gewünschten Wert erreicht, so unterbricht man diese doppelte Bewegung und läßt das Ganze abkühlen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ring 5 ein wenig gelockert, so daß das untere Ende der Feder 6 sich nach unten bewegt und der Konus 14 sich aus der konischen Öffnung 3 löst.

Der Einkristall wird dann immer noch von der Stange 1 getragen, jedoch kann er wegen der Feder leichte axiale Bewegungen aufnehmen, und seine Achse kann im Verhältnis zur Stange 1 wegen des Seils 12 leicht hin und herschwingen.

Unter diesen Bedingungen kann der Halter 11 der Schrumpfung des Einkristalls und der Schmelze folgen, vor allem dann, wenn diese Schrumpfungen in bezug auf die Achse der Vorrichtung

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unsymmetrisch erfolgen. Die Kontraktion des Einkristalls und der Schmelze ruft ein Zusammendrücken der Feder 6 hervor. Die Elastizität der Feder 6 kann im voraus so bestimmt werden, daβ selbst noch am Ende der Abkühlperiode die inneren mechanischen Spannungen im Einkristall niemals einen unzulänglich groSen Wert erreichen. Es ist jedoch auch möglich, den Ring 5 bei fortschreitender Abkühlung langsam weiter loszuschrauben, um die Kompression der Feder 6 weiter zu verringern.

Bei vollkommen erstarrter Schmelze kann der Ring 5 losgeschraubt und der Stift 8 herausgenommen werden. Dann wird der Einkristall nur noch von der erstarrten Schmelze gehalten. Nach vollkommener Abkühlung wird der Einkristall von der Schmelze auf bekannte Weise durch Sägen oder durch Einwirkenlassen einer seitlichen Kraft, durch die in Höhe der Kontaktfläche ein Bruch hervorgerufen wird, gelöst.

Mit der oben beschriebenen und in den Fig. la und Ib dargestellten Vorrichtung können Einkristalle hergestellt werden, bei denen beim Abkühlen der Einkristall mit der Schmelze in Kontakt bleibt und dadurch Brüche, Abspaltungen oder andere Defekte vermieden werden, die bei bekannten Vorrichtungen oft auftreten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ziehen eines Einkristalls kann z.B. zum Ziehen von Einkristallen aus Yttrium-Aluminium-Perovskit (γ Al 0-) eingesetzt werden.

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Le e

rs e i r e

Claims

Fo 10 511 D

COMPAGNIE GENERALE D*ELECTRICITE S.A. 54, rue La Boetie, 75382 PARIS CEDEX 08 Frankreich

PATENTANSPRÜCHE

1 - Vorrichtung zum Ziehen eines Einkristalls aus einer Schmelze mit einem Halter, an dem ein Kristallkeim befestigt ist, sowie mit Mitteln, mit denen der Halter senkrecht aus der Schmelze gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ziehen des Halters (11) eine senkrecht über dem Halter angeordnete, die Ziehbewegung aufprägende Zugstange (1), eine Feder (6), die mit einem ihrer Enden an der Zugstange (1) und mit ihrem anderen Ende am Halter (11) befestigt ist, und die Tendenz hat, den Halter gegen einen Anschlag an der Zugstange hochzudrücken, sowie Schraubmittel (5) zur Einstellung der Federkompression aufweisen.

2 - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (1) einen axialen Hohlraum (2) aufweist, in den längliche öffnungen (4) münden, und daß die Feder (6) um die Zugstange (1) herumgewickelt ist, sich mit ihrem unteren Ende gegen die Schraubmittel abstützt und mit ihrem oberen Ende durch die öffnungen (4)hindurch mit einer im Hohlraum (2) laufenden Führungsstange (10) verbunden ist, an der der Halter (11) hängt.

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ORIGINAL INSPECTED

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3 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß/'Schraubmittel (5) als Schraubring ausgebildet sind, der auf einem Außengewinde der Stange (1) befestigt ist, wobei das untere Ende der Feder (6) auf diesem Ring (5) aufsitzt.

4 - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand (14) des Halters konisch ist und daß eine dazu komplementäre trichterförmige Öffnung (3) unten an der Zugstange (1) vorgesehen ist,

5 - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (11) an der Führungsstange (10) mit Hilfe eines Seils (12) befestigt ist.

6 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Führungsstange (10) mit einem Stift (8) versehen ist, der durch die länglichen Öffnungen (4) und den Hohlraum (2) verläuft und sich auf dem oberen Ende der Feder (6) abstützt.

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