Cтраница 2
Во многих случаях температурное поле в окрестности обтекаемого нагретого тела обладает свойствами, характерными для пограничного слоя. Такое распределение температуры особенно резко выражено в тех случаях, когда коэффициент теплопроводности Кж мял, как это имеет место для жидкостей и газов. В этих случаях вблизи тела возникает резкий температурный градиент в направлении, перпендикулярном стенке. [16]
Как уже было сказано в самом начале настоящей главы, во многих случаях из чисто наглядных соображений ясно, что температурное поле в окрестности обтекаемого нагретого тела обладает свойствами, характерными для пограничного слоя. Применяя такое выражение, мы имеем в виду следующее: повышение температуры, вызываемое нагретым телом, распространяется в основном только на узкую зону в непосредственной близости от тела; за пределами же этой зоны повышение температуры получается незначительным. Такое распределение температуры особенно резко выражено в тех случаях, когда коэффициент теплопроводности X мал, как это имеет место для жидкостей и газов. В этих случаях вблизи тела возникает резкий температурный градиент в направлении, перпендикулярном к стенке, и только в тонком, прилежащем к стенке слое теплопередача посредством теплопроводности по своей величине имеет одинаковый порядок с теплопередачей посредством конвекции. С другой стороны, можно предполагать, что при обтекании ненагретого тела повышение температуры вследствие трения получается при больших числах Рейнольдса более или менее значительным также только в тонком слое вблизи тела, так как только здесь трение вызывает заметное преобразование кинетической энергии в тепловую. Следовательно, и в этом случае можно ожидать, что в сочетании с динамическим пограничным слоем образуется температурный пограничный слой. [17]
Изложница для слитка устанавливается непосредственно под тиглем, почти касаясь его. Внешняя часть ее снабжена изоляцией, а донная - нет. Верх изложницы, примыкающий к тиглю, нагревается во время плавки шихты. Это нагревание в комбинации с теплоизолирующей муфтой вокруг верхней части изложницы создает резкий температурный градиент от верха к дну. Когда плавка разливается, вследствие температурного градиента происходит направленная кристаллизация от дна к верху слитка. Такая практика разливки обычно дает слитки без внутренних пустот. Другим важным преимуществом направленной кристаллизации является концентрация неметаллических примесей в узком слое наверху слитка, который может быть отрезан. Неотрегулированный ход кристаллизации дает слитки с осевыми пустотами, загрязненные примесями, что вызывает отбраковку готовых блоков. [18]
После откачки и запайки ампулу устанавливают в нагревательном устройстве установки. Схема установки представлена на рис. 10.15. Нагревательное устройство состоит из трех печей: печи /, регулируя температуру которой создают в объеме ампулы заданное давление паров кадмия; печи 2, обеспечивающей нагрев лодочки с компонентами до температур порядка 900 - 950 С ( фоновая печь); печи 3, которая посредством механизма надвигается на печь 2 и вызывает, таким образом, повышение температуры в ампуле. После загрузки ампулы температура печей 2 и 3 доводится до номинальных значений, указанных на рис. 10.15; температура печи 1 устанавливается в соответствии с требуемым давлением паров кадмия в ампуле. При надвигании печи 3 на печь 2 температура расплава постепенно доводится до температуры плавления CdTe. Возникающие благодаря резкому температурному градиенту конвекционные потоки интенсивно перемещают расплав и способствуют постепенному синтезу. Во время этого процесса может происходить испарение компонентов из наиболее горячей зоны расплава-раствора. Интенсивность испарения зависит от заданного давления паров чистого кадмия и будет тем меньше, чем больше будет превышение давления паров чистого кадмия над суммарным равновесным давлением компонентов над расплавом. Это имеет место, когда температура печи 1 выше 800 С. [19]
Типичные условия и результаты выращивания представлены в работе Плескета и др. [120] по кристаллизации GaP. Такой метод представляет собой усовершенствованный метод Бродера и Вольфа [119] и иногда называется методом движущегося растворителя. Небольшую затравку GaP помещают на дно цилиндрического тигля из BN с острым концом. Сверху идет слой Ga толщиной 6 мм, а еще выше - плотный поликристаллический слиток GaP. Тигель в откачанной запаянной кварцевой ампуле вводят в печь сопротивления, позволяющую регулировать крутизну профиля изменения температуры. Печь снабжена одновитковым радиационным нагревателем, который обеспечивает создание локального резкого температурного градиента и расплавленной зоны ( Ga GaP), перемещаемой вдоль образца. Зону устанавливают при температуре около 1160 С ( которая соответствует концентрации около 10 вес. Скорость перемещения аоны вверх по слитку составляет около 4 мм / сут; в других процессах роста из раствора, где скорость снижена из-за про-цйссов диффузии ( таких, как рост в водных растворах, расплавах и гидротермальный рост), она примерно того же порядка. [20]