RU2759623C1 - Crucible support for crystal growing - Google Patents

Abstract

FIELD: crystal growth.SUBSTANCE: invention relates to equipment for growing rectangular crystals from a melt. The crucible support is made in the form of a rectangular housing 1 in cross section with a fit for installing the crucible on the support 6 and a fit for installing the support on the rod 5, and having through grooves 4 designed to install the number of rectangular plates 3 required for a specific technological process with the possibility of changing their relative position in the housing 1.EFFECT: support makes it possible to experimentally determine the combination of elements necessary to shield the crucible from blowing with a convective flow of inert gas and to provide conditions for heat removal from the bottom of the crucible in accordance with the requirements of a specific growth process.1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для выращивания кристаллов из расплава.The invention relates to a device for growing crystals from a melt.

В установках для выращивания кристаллов из расплава под давлением инертного газа с применением методов, предусматривающих перемещение тигля через неподвижно закрепленный нагреватель, опорой тигля обычно служит шток. Общие недостатки таких устройств - обдув тигля конвективным потоком инертного газа, оказывающий негативное влияние на тепловые условия в расплаве и растущем кристалле, а также невозможность регулировать теплоотвод от дна тигля. Особенно существенно проявляются эти недостатки при выращивании кристаллов прямоугольной формы, например, как описано в [Н.Н. Колесников, А.С. Кожевников. Способ получения кристаллических пластин селенида цинка. Патент РФ на изобретение №1808888], так как тепловые условия в области тигля прямоугольной формы существенно сложнее, чем в случае получения цилиндрических кристаллов.In installations for growing crystals from a melt under inert gas pressure using methods that involve moving the crucible through a fixed heater, the crucible is usually supported by a rod. The general disadvantages of such devices are the blowing of the crucible with a convective flow of an inert gas, which has a negative effect on the thermal conditions in the melt and growing crystal, as well as the impossibility of regulating heat removal from the bottom of the crucible. These disadvantages are especially manifested when growing rectangular crystals, for example, as described in [N.N. Kolesnikov, A.S. Kozhevnikov. A method of obtaining crystal plates of zinc selenide. RF patent for invention No. 1808888], since the thermal conditions in the region of the rectangular crucible are much more complicated than in the case of obtaining cylindrical crystals.

Известна опора тигля [Liu Hongzhen, Mei Jingjing, Shi Linlin, Wang Dengkui, Wang Fei, Wang Yunpeng, Zhao Bin, Zhao Dongxu, Zhao Xin. Chromium-doped zinc selenide monocrystal Bridgman growth device and method. Патент CN104532353A] - прототип. В защищенном этим патентом устройстве цилиндрический тигель опирается на шток, диаметр которого меньше диаметра тигля. Недостаток такой конструкции состоит в том, что она не предотвращает обдув тигля конвективным потоком инертного газа, оказывающий негативное влияние на тепловые условия в расплаве и растущем кристалле, а также не предусматривает возможность регулировать теплоотвод от дна тигля.Known crucible support [Liu Hongzhen, Mei Jingjing, Shi Linlin, Wang Dengkui, Wang Fei, Wang Yunpeng, Zhao Bin, Zhao Dongxu, Zhao Xin. Chromium-doped zinc selenide monocrystal Bridgman growth device and method. Patent CN104532353A] - prototype. In the device protected by this patent, the cylindrical crucible is supported on a rod whose diameter is less than that of the crucible. The disadvantage of this design is that it does not prevent the convective flow of an inert gas from blowing over the crucible, which has a negative effect on thermal conditions in the melt and growing crystal, and also does not provide for the ability to regulate heat removal from the bottom of the crucible.

Задачей настоящего изобретения является создание опоры тигля для выращивания кристаллов прямоугольной формы, позволяющей экспериментально подбирать условия для управления теплоотводом от дна тигля и уменьшения обдува тигля конвективным потоком инертного газа.The objective of the present invention is to provide a crucible support for growing crystals of a rectangular shape, which makes it possible to experimentally select conditions for controlling heat removal from the bottom of the crucible and reducing the blowing of the crucible by a convective flow of an inert gas.

Поставленная задача решается тем, что опора тигля выполнена в виде прямоугольного в поперечном сечении корпуса, имеющего сквозные пазы в которые вставлены прямоугольные пластины, причем количество пластин и их взаимное расположение в корпусе можно изменять.The problem is solved by the fact that the crucible support is made in the form of a rectangular body in cross-section, having through grooves into which rectangular plates are inserted, and the number of plates and their relative position in the body can be changed.

Пример исполнения такой опоры тигля показан на Фиг. 1, где опора изображена в сборе, а 1 - корпус, 2 и 3 - прямоугольные пластины, 4 - сквозные пазы, 5 - посадка для установки опоры на шток, 6 - посадка для установки тигля на опору. Дополнительно конструкция опоры иллюстрируется чертежами:An example of such a crucible support is shown in FIG. 1, where the support is shown assembled, and 1 is the body, 2 and 3 are rectangular plates, 4 are through grooves, 5 is a landing for installing a support on a rod, 6 is a landing for installing a crucible on a support. Additionally, the support structure is illustrated by drawings:

- Фиг. 2, где показан вид сверху опоры в сборе, представленной на Фиг. 1;- Fig. 2, which is a top view of the assembly of FIG. 1;

- Фиг. 3, где показан вид снизу опоры в сборе, представленной на Фиг. 1;- Fig. 3, which is a bottom view of the assembly of FIG. 1;

- Фиг. 4, где отдельно показан корпус опоры;- Fig. 4, which shows the support body separately;

- Фиг. 5, где отдельно показаны прямоугольные пластины.- Fig. 5, where rectangular plates are shown separately.

Предлагаемая опора тигля работает следующим образом.The proposed crucible support works as follows.

В пазы 4 корпуса опоры 1 устанавливается требуемое для конкретного процесса количество пластин 2 и 3. Опора тигля устанавливается на шток установки для выращивания кристаллов посредством посадки 5, форма и размеры которой определяются конструкцией штока. В посадке 6 корпуса опоры тигля устанавливается тигель. Форма и размеры посадки 6 определяются конструкцией тигля. Затем проводится процесс выращивания кристалла. На фотографии Фиг. 6 показана кристаллическая лента селенида цинка, выращенная методом вертикальной зонной плавки под давлением аргона с применением предлагаемой опоры тигля.The number of plates 2 and 3 required for a specific process is installed in the grooves 4 of the support body 1. The crucible support is installed on the rod of the crystal growing plant by means of landing 5, the shape and dimensions of which are determined by the design of the rod. A crucible is installed in landing 6 of the crucible support body. The shape and dimensions of the landing 6 are determined by the design of the crucible. Then the crystal growing process is carried out. In the photograph of FIG. 6 shows a crystal tape of zinc selenide grown by vertical zone melting under argon pressure using the proposed crucible support.

В ходе процесса выращивания кристалла пластины 2 и 3, установленные в пазы 4 корпуса опоры тигля 1 экранируют дно тигля от обдува конвективным потоком инертного газа. Пластины также позволяют подобрать условия теплоотвода от дна тигля, требуемые в конкретном ростовом процессе.During the crystal growth process, plates 2 and 3 installed in grooves 4 of the crucible support body 1 shield the crucible bottom from being blown by a convective flow of an inert gas. The plates also make it possible to select the conditions for heat removal from the bottom of the crucible, required in a specific growth process.

Количество пазов 4 в корпусе опоры тигля 1, количество и порядок расположения пластин 2 и 3 в корпусе 4 определяются требованиями конкретных процессов выращивания и подбираются экспериментально. Например, кристаллическая лента ZnSe, показанная на Фиг. 6, выращена с опорой тигля, показанной на Фиг. 1, то есть имеющей в корпусе семь пар пазов, в которые было установлено 4 пластины 2 и две пластины 3, их взаимное расположение показано на Фиг. 1.The number of grooves 4 in the body of the crucible support 1, the number and arrangement of plates 2 and 3 in the body 4 are determined by the requirements of specific growing processes and are selected experimentally. For example, the ZnSe crystal strip shown in FIG. 6 is grown with the crucible support shown in FIG. 1, that is, having seven pairs of grooves in the housing, in which 4 plates 2 and two plates 3 were installed, their relative position is shown in FIG. 1.

Материал опоры тигля может быть выбран в зависимости от свойств соединения, кристалл которого выращивается. Например, для ZnS, CdS, ZnSe, имеющих высокие температуры плавления, учитывая химическую агрессивность расплавов и паров, можно выбрать графит.The crucible support material can be selected depending on the properties of the compound whose crystal is being grown. For example, for ZnS, CdS, ZnSe, which have high melting points, given the chemical aggressiveness of melts and vapors, you can choose graphite.

Claims (1)

Опора тигля для выращивания кристаллов, отличающаяся тем, что опора выполнена в виде прямоугольного в поперечном сечении корпуса с посадкой для установки тигля на опору и посадкой для установки опоры на шток, и имеющего сквозные пазы, предназначенные для установки требуемого для конкретного технологического процесса количества прямоугольных пластин с возможностью изменения их взаимного расположения в корпусе.A crucible support for growing crystals, characterized in that the support is made in the form of a rectangular body in cross-section with a fit for installing the crucible on a support and a fit for installing a support on a rod, and having through grooves designed to install the number of rectangular plates required for a specific technological process with the possibility of changing their relative position in the body.

Images