Метод - вернейль
Cтраница 1
Метод Вернейля ( рис. 24) является одним из наиболее разработанных методов получения монокристаллических соединений, имеющих достаточно высокие температуры плавления. Проходя через пламя, порошок частично расплавляется и попадает на тугоплавкий корундовый или силитовый стержень 7, на конце которого закреплена монокристаллическая затравка 6 определенной ориентации. Затравка постепенно вводится в зону высоких температур до образования на ее конце устойчивой пленки расплава. [1]
 |
Установка для выращивания кристаллов методом Вернейля.| Установка для выращивания кристаллов по методу Чох-рал ьского. [2] |
Метод Вернейля является бестигельным и позволяет выращивать монокристаллы больших размеров по диаметру и по длине, а также проводить кристаллизацию в окислительной атмосфере при высоких температурах. Однако качество получаемых кристаллов вследствие недостаточно равномерной подачи порошка, непостоянства температуры пламени и трудности ее стабилизации невысоко. Кроме того, при выращивании монокристаллов часть исходного порошка проходит мимо затравки, что весьма нежелательно при использовании дорогостоящих материалов. [3]
Метод Вернейля основан на плавлении тугоплавких веществ в кислород-водородном пламени ( рис. 58 а) и заключается в том, что исходное вещество ( шихта) в виде порошка диаметром частиц 2 - 100 мкм из бункера через газовую горелку попадает на верхний оплавленный торец затравочного монокристалла. Так как затравочный монокристалл опускается, то пленка расплава кристаллизуется с нужной скоростью, постоянно пополняясь исходной шихтой. При согласованных расходах, с одной стороны, шихты, водорода и кислорода, а с другой - скорости опускания монокристалла, толщина пленки расплава поддерживается практически постоянной. Этот метод относится к методам с ограниченным объемом расплава. На рис. 59 представлен один из первых аппаратов Вернейля, конструкция которого в настоящее время значительно изменена. В нашей стране работами по усовершенствованию этих аппаратов активно занимались С. К. Попов [94] и выдающийся конструктор кристаллизационной аппаратуры Н. П. Ильин, создавший серию кристаллизационных аппаратов различного назначения. [4]
 |
Зависимость однородности монокристаллов лейкосапфира. [5] |
Метод Вернейля, тем не менее, имеет определенные недостатки, среди которых следует выделить критичность соотношения между скоростью опускания кристалла, с одной стороны, и подачей шихты, а также расходом рабочих газов, с другой. Возможно также попадание примеси из воздушной атмосферы и из керамического муфеля. Метод Вернейля отличается высоким осевым градиентом температуры в зоне кристаллизации, достигающим 30 - т - 100 град / мм. С одной стороны, высокий градиент температуры необходим для усиления стабильных условий кристаллизации, а с другой, он может способствовать возникновению в монокристаллах высоких остаточных напряжений ( порядка 10 - т - 1 5 кг / см2), которые зачастую вызывают растрескивание монокристаллов. [6]
Метод Вернейля оказался исключительно перспективным при поиске новых кристаллов. Например, в системе Ьа2Оз - Ьп2Оз область образования монокристаллов твердых растворов сужается с возрастанием порядкового номера. В области избыточного содержания Ьа2Оз образуются кристаллики гексагональной формы, в то время как в области избыточного содержания Ьп2Оз - кубической формы. В системах 8т2Оз - Ьп2Оз и Gd2Os - Ьп2Оз образуются монокристаллы всех трех структурных типов А, В и С. Области образования твердых растворов моноклинной структуры с увеличением порядкового номера редкоземельных элементов уменьшаются, а кубической возрастают. В системах Ву2Оз - Ьп2Оз и Но2Оз - Ьп2Оз образуются монокристаллы двух структурных форм - гексагональной и моноклинной. В системах Ьп2Оз - Но2Оз, Ln2O3 - Ег2О3, Ln2O3 - Tm2O3, Ln2O3 - Yb2O3 и1л2О3 - Y2O3 образуются монокристаллы твердых растворов в самых широких интервалах концентраций. [7]
 |
Через возвратные сточные воды возможно распространение инфекционных заболеваний, если не предусмотреть соответствующей очистки воды. [8] |
Метод Вернейля ( Verneuil) или метод плавления в пламени используется для получения сапфира и рубина. При этом потребляется большое количество водорода и кислорода и расходуется большое количество энергии. Под действием нагревания в кислородно-водородном пламени на поверхности затравочного кристалла образуется расплав. Для производства сапфира сверху в пламя горелки поступает порошкообразный глинозем АЬОз. Образующийся в пламени расплав глинозема попадает на затравочный кристалл, который очень медленно смещается из зоны действия пламени и кристаллизуется. На обращенной к пламени стороне кристалла сохраняется расплав поступающего порошкообразного материала. На заключительной стадии получают стержнеобразный кристалл. Конкретная окраска зависит от добавок небольшого количества ионов различных металлов в составе исходного сырья. Рубин образуется при замещении 0 1 % ионов алюминия на атомы хрома. [9]
Метод Вернейля позволяет со скоростью несколько миллиметров в час получать большие монокристаллы ( були) цилиндрической или грушевидной формы. Преимуществами метода являются возможность контроля за ростом, отсутствие загрязняющих кристалл флюсов, дешевые тигли и точная регулировка температуры. Однако вследствие высоких температур кристаллы имеют большие внутренние напряжения, стехиометрические соотношения компонентов нарушаются из-за восстановления феррита и испарения летучих компонентов. [10]
Метод Вернейля принадлежит к бестигельным методам. [11]
 |
Часть диаграммы полупро-к - jr водник-примесь. [12] |
Однако метод Вернейля принципиально аналогичен методу зонной плавки, а методы Бриджмена и Чохральского описываются единой теорией. Поэтому рассмотрим лишь два основных метода кристаллизационной очистки и выращивания монокристаллов: вытягивание из расплава и зонную плавку. [13]
Второе рождение метода Вернейля связано с использованием монокристаллов рубина в квантовой электронике. [15]
Страницы: 1 2 3 4