ЗАТРАВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛА КВАРЦА (ВАРИАНТЫ)

Затравка для выращивания монокристалла кварца
(варианты)
Полезная модель относится к средствам для выращивания монокристаллов из раствора с использованием растворителя и применением давления, в частности, монокристаллов кварца гидротермальным методом на затравку и может использоваться в химической промыпшенности.
Известна затравка, описанная в п. РФ. № 210502 Способ получения синтетических монокристаллов кварца по кл. СЗОВ 7/10, 29/18, з. 10.09.96, оп. 20.10.98.
Известная затравка представляет собой кварцевую пластину ZY среза, выпиленную из кварцевого монокристалла прямоугольной формы YxX-208x67 соответственно, где торцевые поверхности, перпендикулярные Х-оси, параллельны грани тригональной призмы, и располагаемую в автоклаве кристаллографической осью X вдоль его оси вверх растущей гранью отрицательной тригональной призмы.
Недостатком известной затравки является то, что, она, позволяя получать бесприсыпочные кристаллы кварца, не свободна от дислокаций.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является затравка, описанная в п. ВБР № 1443835 по кл. B01J 17/04, 1976г и выбранная в качестве прототипа.
Известная затравка представляет собой пластину ZY-среза, основные растущие поверхности которой ориентированы кристаллографическими осями X и У поперек автоклава, а осью Z - вдоль вертикальной оси автоклава, при этом обращенная вверх поверхность
МКИ-7: СЗОВ 7/10
затравочной пластины закрыта металлическим экраном L-образной формы, длинная ножка которого закрывает растущую широкую поверхность пластины и выходит за ее габариты с одной стороны, а короткая ножка закрывает торец пластины.
Недостатками известной затравки являются следующие; наращивание кристалла происходит только на обращенной вниз плоскости затравочной пластины, что в два раза уменьшает величину нарастающего слоя и объем кристалла; для получения кристалла больших размеров необходимо увеличивать длительность процесса кристаллизации, что приводит к значительному повышению энергозатрат; при снятии выросших кристаллов с экранов образуются сколы и не уменьшается число дислокаций.
Целью заявляемой затравки является повышение однородности монокристалла и сокращение срока его роста по оси Z. Поставленная цель достигается тем, что:
- в первом варианте выполнения в затравке для выращивания монокристалла кварца, выполненной из пластины ZY- среза, ориентированной кристаллографической осью X в горизонтальной плоскости, а одной из осей - в вертикальной плоскости и имеющей на одной из сторон и торце экран, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, затравка выполнена в виде прямоугольной, незамкнутой с одной стороны рамки, при этом кристаллографическая ось Z рамки также расположена в горизонтальной плоскости, а кристаллографическая ось Y - в вертикальной плоскости, причем ее центральная сторона, противоположная незамкнзггой части и параллельная оси Y, с двух боковых стенок и с ее торца со стороны - X закрыта экраном, который выполнен из материала, индифферентного к условиям гидротермального синтеза;
При этом края экрана могут доходить до начала боковых сторон рамки или до их конца;
- во втором варианте выполнения в затравке для выращивания монокристалла кварца, нредставляющей собой ориентированную кристаллографической осью X в горизонтальной плоскости, а одной из осей - в вертикальной плоскости пластину ZY- среза, одна из сторон и торец которой со стороны +Х закрыты экраном, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, кристаллографическая ось Z пластины также расположена в горизонтальной плоскости, а кристаллографическая ось Y пластины - в вертикальной плоскости, вторая поверхность пластины, расположенная вдоль кристаллографической оси X, и ее торец со стороны +Х также закрыты экраном, который выполнен из материала, индифферентного к условиям гидротермального синтеза, причем ширина экранов с обеих сторон поверхностей пластины, ориентированных вдоль кристалло-графической оси Y, не доходит на одинаковое расстояние до их краев вдоль этой оси. При этом в обоих вариантах экран может быть изготовлен из металла, фторопласта или стеклоуглерода.
Кроме того, затравки в обоих вариантах могут быть составленными из отдельных частей, скрепленных между собой механически, при этом оси У и Z у всех частей должны совпадать, а место соединения центральной и боковых частей может находиться под экраном, вне экрана или по границе экрана.
В первом варианте выполнение затравки в виде незамкнутой в направлении +Х вдоль оси Y прямоугольной рамки в совокупности с расположением в горизонтальной плоскости осей X и Z, по которым происходит основной рост кристалла, и экранированием противоположной незамкнутой ее части стороны рамки, в т. ч. ее торца с наружной стороны, делает экранированную часть рамки
ловушкой для дислокаций, имеющихся в исходной затравке, обеспечивая в то же время рост в направлениях +Х, Z и -X при выходе за пределы экрана бездислокационного кристалла. Рост в обе стороны сокращает срок выращивания в 2 раза при достижении заданной толщины кристалла по оси Z .
Во втором варианте наличие экрана с обеих сторон Z поверхностей затравочной пластины вдоль оси Y, кроме ее краев, обеспечивает экранирование с обеих сторон растущих с дислокациями Z граней, создает при выходе за пределы экрана 3-хстороннюю, незамкнутую со стороны +Х, рамку, позволяя использовать экранированные грани как ловуппси для дислокаций, всегда присутствуюпщх в исходной затравке, и дает возможность получить растущий в направлениях +Х, X и Z бездислокационный кристалл.
Заявляемая затравка в обоих вариантах вьшолнения обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него:
-в первом варианте вьшолнением затравки в виде прямоугольной, незамкнзпгой с одной стороны рамки, расположением кристаллографической оси Z рамки в горизонтальной плоскости, а кристаллографической оси Y - в вертикальной плоскости, и наличием на ее стороне, противоположной незамкнутой части и параллельной оси Y, с двух боковых сторон и с ее торца с наружной стороны (со стороны -X) индифферентного к условиям гидротермального синтеза экрана, щирина которого с обеих сторон по оси У доходит или до начала боковых сторон рамки или до их конца, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата;
-во втором варианте - расположением кристаллографической оси Z пластины в горизонтальной плоскости, а кристаллографической оси Y пластины - в вертикальной плоскости, наличием на второй поверхности пластины, расположенной вдоль кристаллографической
оси X, и ее торце со стороны +Х индифферентного к условиям гидротермального синтеза экрана, ширина которого с обеих сторон поверхностей пластины вдоль кристаллографической оси Y, не доходит на одинаковое расстояние до их краев вдоль этой оси, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата. Заявляемая затравка в обоих вариантах ее выполнения может найти широкое применение для выращивания качественных кристаллов, а потому соответствует критерию промышленная применимость.
Заявляемая полезная модвль иллюстрируется чертежами, где представлены на:
-фиг. 1 - первый вариант выполнения затравки;
-фиг. 2 - второй вариант выполнения затравки.
В первом варианте выполнения заявляемая затравка для выращивания монокристалла кварца содержит затравочную пластину I ZY- среза, кристаллографические оси X и Z которой расположены в горизонтальной плоскости, а ось У - в вертикальной плоскости и выполненную в виде незамкнутой со стороны оси +Х прямоугольной рамки, а также экран 2. При этом экран 2 расположен на боковых стенках и торце со стороны -X рамки и доходит до начала или до конца боковых сторон, расположенных вдоль ocnY (фиг. 1а или 16, в). Во втором варианте выполнения заявляемая затравка для выращивания монокристалла кварца представляет собой пластину 1 ZY- среза, кристаллографические оси X и Z которой расположены в горизонтальной плоскости, а ось Y - в вертикальной плоскости. Боковые стороны пластины в плоскостях, параллельных плоскости, в которой расположены оси X и Z, и торец со стороны -ьХ закрыты экранами 2, не доходящими до краев пластины 1 вдоль оси Y на одинаковое расстояние.
Кроме того, затравки в обоих вариантах могут быть не монокристаллическими, а составленными из отдельных частей - Г и 1, скрепленных между собой механически, в т. ч сращиванием; при этом оси Y и Z у всех частей должны совпадать, а место соединения центральной и боковых частей может находиться под экраном 2, вне его или проходить по границе экрана 2 (на чертежах не показано),
В первом варианте в процессе роста экран 2 на первом этапе препятствует росту дислокаций в направлении оси -X и Z, т. к, кристалл растет по оси +Х. На втором этапе кристалл выходит со стороны +Х за пределы экрана и начинает расти в направлении осей + X, -X и Z. При этом дислокации из исходной затравки в направлении X и Z остаются под экраном 2.
Во втором варианте экран 2 на первом этапе препятствует росту дислокаций в направлении осей Z и +Х и кристалл растет в направлениях +Х и -X без дислокаций ; на втором этапе при выходе грани -X за пределы экрана кристалл растет в направлениях+Х, -X и Z без дислокаций в направлении +Х и Z. Экран 2 служит как бы ловушкой для дислокаций, имеющихся в исходной затравке. В сравнении с прототипом заявляемая затравка в обоих ее вариантах позволяет более быстро получить кристаллы без дислокаций.
Авторы( .Абдрафиков С.Н.
Михалицын А.А. / Михалицына О.В.
7