Patent RU-168533-U1 (RU)
Title: Установка для выращивания монокристаллов
IPC: C30B29/12
Filed: 2016-01-20
Granted: 2017-02-07
Abstract: Заявляемая полезная модель относится к установкам для выращивания монокристаллов из расплава, а более конкретно к установкам, функционирующим по методу Бриджмена. Установка может применяться для выращивания крупноразмерных монокристаллов бромида. 
     Задачей настоящей полезной модели является создание установки с управляемым по радиусу тепловым потоком. Контроль и управление радиальными тепловыми потоками позволяют сформировать выгнутую в сторону расплава изотерму кристаллизации, при которой разрастание происходит из центра к периферии и можно производить селекцию зародышей в варианте спонтанного зародышеобразования или разращивать затравочный кристалл, установленный на оси рабочего объема. Варьируя осевой (ориентированный в вертикальном направлении) и радиальный (от оси к периферии) градиенты температуры можно определить область оптимальных режимов работы нагревателей, при которых кристалл растет без дефектов и с постоянной линейной скоростью. 
     Решение поставленной задачи и необходимый технический результат достигаются тем, что в установке для выращивания крупноразмерных монокристаллов из расплава используется специализированное термическое оборудование, в составе которого используются термические блоки, изготовленные с конфигурацией и размерами согласно предварительно выполненным расчетам по трехмерной математической задаче теплопроводности, а также система терморегулирования высокой точности, включающая прецизионные аналого-цифровые преобразователи сигналов термопар, блок компьютерной обработки цифровой информации и блок программного обеспечения, формирующего пакет команд управления многоканальным электроприводом термических блоков. Указанные технические и программные нововведения позволяют обеспечить стабильность динамики фронта кристаллизации и его формы в течение всего процесса кристаллизации материала. Кроме стабилизации нормальной скорости роста кристалла для повышения его однородности, термическое оборудование обладает дополнительной возможностью контролируемого конвективного перемешивания расплава. В данной термической установке есть возможность управления объемным распределением температуры и, следовательно, возможность формирования необходимого пространственного распределения теплового потока. 
     Установка состоит из вертикального цилиндрического многозонного печного устройства, тигельного устройства и подставки, на которую устанавливается тигельное устройство. Кроме того, в установке печное устройство разделено на три автономные части и состоит из сводового нагревателя, выполненного в виде цилиндрического высокотеплопроводящего блока с равномерным по объему выделением тепловой энергии, бокового нагревателя как элемента многозонного печного устройства, подового нагревателя, выполненного в виде нескольких (минимально трех) вертикальных трубчатых теплопроводов, разделенных по горизонтали теплоизоляторами, при этом в верхней части каждого теплопровода находится нагреватель, а нижняя часть каждого теплопровода снабжена медным рассеивателем тепловой энергии, съем которой осуществляется с помощью воздушного вентилятора. В ходе выращивания монокристалла тигельное устройство устанавливается на торец блока подового нагревателя, кроме того, отношение диаметра тигельного устройства к его высоте равно 2,5-5.