нням технологічних витрат.
Відповідно до запропонованого способу, в тигель (зазвичай круглої форми) Осесиметрична поміщають формоутворювачем у вигляді обичайки (круглої або іншої форми). У формоутворювачем в місці примикання нижній частині формоутворювачем до тиглю виконані отвори. Радіус отворів (r) не повинен бути більше максимального радіуса (r max), визначеного за формулою
де К=0,2 см2 - постійний коефіцієнт (для германію); h - рівень розплаву германію в формоутворювачем (см).
Кількість (N) отворів в формоутворювачем становить 12-18 шт., отвори розташовані на однакових відстанях один від одного.
Розміри і кількість отворів були оцінені теоретично і перевірені дослідним шляхом на основі результатів вирощування монокристалів германію у формі диска діаметрами 100-300 мм, у формі квадрата і прямокутника зі сторонами перетину 100-200 мм.
Проведення процесу вирощування: в формоутворювачем поміщають вихідну завантаження і розплавляють її. Розплав залишається в формоутворювачем і не витікає через отвори в тигель через сил поверхневого натягу. У розплав поміщають обертається початковий кристал і на першому етапі проводять кристалізацію в радіальному напрямку з обертанням вирощуваного кристала до моменту торкання його формоутворювачем. Далі без обертання шляхом зниження температури проводять кристалізацію в осьовому напрямку до повного затвердіння всього обсягу розплаву. Надлишок розплаву германію, що утворюється при кристалізації, витікає через отвори і твердне на дні тигля. При вирощуванні кристалів германію вся оснащення - тигель, формоутворювачем, нагрівач, екрани - виконані з графіту.
На рис. 1а) представлена ??початкова стадія процесу: в формоутворювачем 1, вміщеному в тигель 2, створили розплав 3, висота якого становить h. У формоутворювачем 1 - в нижній його частині, що примикають до дну тигля 2, виконані отвори 4.
На рис. 1б) представлена ??перша стадія вирощування монокристала германію. На початковий кристал 5, що обертається із заданою кутовою швидкістю?, Вирощується кристал 6. Обертання кристала 6 здійснюється доти, поки його діаметр не наблизиться до діаметру формоутворювачем 1 (торкання кристалом формоутворювачем). Потім обертання кристала 6 зупиняють, верхня поверхня розплаву повністю кристалізується.
На заключній стадії процесу (рис. 1в)) кристалізація здійснюється без обертання в замкнутому об'ємі розплаву 3. Надмірна кількість розплаву 7, що утворюється при кристалізації, витікає через капілярні отвори 4 на дно тигля 2. Процес витікання надлишкового кількості розплаву 7 буде мати місце, поки не затвердіє весь обсяг розплаву 3 в формоутворювачем.
9. Спосіб Степанова
Способом одержання монокристалів германію витягуванням з розплаву є модифікований спосіб Степанова. Згідно способу, вирощування монокристалів проводиться шляхом попереднього плавлення вихідного матеріалу в тиглі і кристалізації його на обертається монокристаллической затравки з використанням погружаемого в розплав формоутворювачем (виконаного у вигляді кільця або іншої форми, що відповідає профілю вирощуваного зливка), який жорстко кріпиться на шток затравки. На першому етапі в процесі росту від обертового разом з формоутворювачем затравочного монокристала без витягування формується вирощуваний кристал, який сягає формоутворювачем і набуває задаваемую бічну поверхню. На другому етапі проводиться витягування монокристала спільно з формоутворювачем в осьовому напрямку (тобто формування злитка по висоті). Недоліком цього способу є низький вихід монокристалів, пов'язаний з високими рівнями термічних напружень в злитках, що виникають у момент витягування їх в осьовому напрямку. Термічні напруги призводять до значної неоднорідності показника заломлення в монокристалах, використовуваних в інфрачервоній оптиці, зниженню механічної міцності злитків - розтріскуванню їх при механічній обробці. Другим істотним недоліком є ??складне технологічне забезпечення процесу вирощування: істотна (велика) маса розплаву германію, що перевищує масу злитка в 3-4 рази; складність виготовлення і кріплення формоутворювачем на штоку затравки.
Найбільш близьким до пропонованого способу є спосіб отримання монокристалів германію, що полягає в тому, що кристалізацію ведуть зверху вниз від нерухомої затравки, причому в стінках форми (тигля) є дуже дрібні отвори, через які витікає надлишок розплаву, що утворюється через збільшення обсягу при затвердінні. Згідно способу тигель є безпосередньо формоутворювачем, що додає задану форму вирощуваних злиткам. Отвори в тиглі зроблені для видалення зайвої кількості розплаву, що утворюється через різницю густин рідкої і твердої фаз кристалізується матеріалу. При щільності рідкої фази, більшої, ніж твердої фази, кристалізація йде ...
