[go: up one dir, main page]

RU2222645C1 - Device for monocrystals growing from melt - Google Patents

Device for monocrystals growing from melt Download PDF

Info

Publication number
RU2222645C1
RU2222645C1 RU2003108001/15A RU2003108001A RU2222645C1 RU 2222645 C1 RU2222645 C1 RU 2222645C1 RU 2003108001/15 A RU2003108001/15 A RU 2003108001/15A RU 2003108001 A RU2003108001 A RU 2003108001A RU 2222645 C1 RU2222645 C1 RU 2222645C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heater
cylinder
chamber
crucible
sections
Prior art date
Application number
RU2003108001/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Амосов
Е.Н. Бирюков
В.И. Куликов
В.А. Харченко
А.В. Елютин
Original Assignee
Амосов Владимир Ильич
Харченко Вячеслав Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Амосов Владимир Ильич, Харченко Вячеслав Александрович filed Critical Амосов Владимир Ильич
Priority to RU2003108001/15A priority Critical patent/RU2222645C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2222645C1 publication Critical patent/RU2222645C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

FIELD: production of monocrystals. SUBSTANCE: the invention presents a device used for the bulky volumetric profiled monocrystals growing from a melts, for example, sapphire by the Chokhralsky and Kiropulos methods. The device for growing monocrystals from melt with a seed crystal includes a cylindrical chamber with a cover, a king-pot for a melt, a seed-holder mounted on a rod with a capability of rotation and vertical motion. The chamber is made two-sectional and with the mechanism of a vertical motion of the sections. The thermal assembly is mounted between the upper and lower sections of the chamber and is made in the form of a hollow water-cooled cylinder with located inside it: a heater assembled out of the U-shaped lamels, bent following the form of the inner surface of the king-pot, and the closed-circuit ring-type water-cooled current conductors. The cylinder surface is fixed to an additional rod, which is supplied with the mechanism to relocate the cylinder in vertical direction and around the rod. The inner side of the cylinder in its lower part has ledges, on which insulators are placed. The current conductors have pinholes, in which the free ends of lamels are fixed, and the bent U-shaped ends of the lamels are fixed on the ring centering them; current conductors are installed on the insulators centering the heater, and their leads are located on the side surface of the cylinder in the different horizontal planes. The heater is mounted inside the king-pot and dimensions of the king-pot and the heater meet the ratio d≤2dh-dkp. The invention allows to increase perfection of the structure and to ensure homogeneity of dimensions along the full length of a monocrystal, to increase productivity due to increase of the sizes of loading, to decrease power consumption, consumption of initial material due to complete sampling a melt during a monocrystal growing and to increase the service life of the wolframic king-pots and the heater. EFFECT: increased monocrystals structure perfection and homogeneity of dimensions along the full their length, decreased power and materials consumption, increased service life of king-pots and the heater. 6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам выращивания монокристаллов из расплавов на затравочном кристалле и может быть использовано в технологии выращивания кристаллов, например, сапфира, по методам Чохральского, Киропулоса. The invention relates to devices for growing single crystals from melts on a seed crystal and can be used in technology for growing crystals, for example, sapphire, according to the methods of Czochralski, Kyropoulos.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание устройства для выращивания крупногабаритных объемных профилированных монокристаллов из расплава в однородном тепловом поле, упрощение конструкции и эксплуатации теплового узла и нагревателя, в частности, а также обеспечение стабильности режимов выращивания объемных монокристаллов различного профиля и размера и повышение структурного совершенства кристаллов. The technical problem solved by the invention is the creation of a device for growing large-sized bulk profiled single crystals from a melt in a uniform thermal field, simplifying the design and operation of the thermal unit and heater, in particular, as well as ensuring the stability of growing regimes of bulk single crystals of various profiles and sizes and increasing structural perfection crystals.

Известно устройство для выращивания монокристаллических лент сапфира, включающее камеру, расположенные внутри камеры тигель, тепловой узел, формообразователь, затравкодержатель, установленный на шток. A device is known for growing single-crystal sapphire ribbons, including a chamber, a crucible located inside the chamber, a heat unit, a former, a seed holder mounted on a rod.

Тепловой узел выполнен в виде графитового цилиндрического нагревателя, внутренняя поверхность которого покрыта слоем карбида кремния, и экранов. The thermal unit is made in the form of a graphite cylindrical heater, the inner surface of which is covered with a layer of silicon carbide, and screens.

Тигель для расплава покрыт с внешней стороны слоем вольфрама. Тигель установлен на пьедестале и помещен внутри графитового нагревателя. Экраны размещены над тиглем (см. авт.св. СССР 1213781, опубл. 23.04.1991 г., С 30 В 15/34). The melt crucible is coated on the outside with a tungsten layer. The crucible is mounted on a pedestal and placed inside a graphite heater. Screens are placed above the crucible (see ed. St. USSR 1213781, publ. 04/23/1991, C 30 V 15/34).

Устройство имеет следующие недостатки. The device has the following disadvantages.

Материал нагревателя - графит с напыленным слоем карбида кремния, химически реагирует с агрессивными окислами алюминия при высоких температурах, что резко сокращает срок службы нагревателя и загрязняет углеродом растущий кристалл. Нагреватель не подлежит восстановлению в случае поломки. Тепловой узел не может обеспечить создания прямоугольных радиальных изотерм, необходимых для получения качественных объемных профилированных монокристаллов. The heater material - graphite with a sprayed layer of silicon carbide, chemically reacts with aggressive aluminum oxides at high temperatures, which dramatically reduces the heater's life and contaminates the growing crystal with carbon. The heater cannot be restored in the event of a breakdown. The thermal unit cannot provide the creation of rectangular radial isotherms necessary for obtaining high-quality volumetric profiled single crystals.

Устройство не может быть использовано для выращивания крупногабаритных кристаллов. The device cannot be used for growing large crystals.

Известно устройство для выращивания профилированных кристаллов тугоплавких соединений, включающее камеру, тигель с установленным в нем формообразователем и тепловой узел, содержащий расположенный коаксиально тиглю с зазором графитовый нагреватель в виде стакана с фронтальным отверстием на уровне торца формообразователя и с увеличивающимся сечением отверстия к низу, и экран в виде полого цилиндра, установленного над тиглем с помощью тяг, закрепленных на блоке верхней изоляции. Нагреватель присоединен к источнику тока (см. авт. св. СССР 1592414, опубл. 15.09.90, С 30 В 15/34). A device for growing profiled crystals of refractory compounds is known, including a chamber, a crucible with a former installed in it and a heat assembly containing a graphite heater coaxial with a gap in the form of a cup with a front hole at the level of the end of the former and with an increasing hole cross section to the bottom, and a screen in the form of a hollow cylinder mounted above the crucible using rods mounted on the upper insulation block. The heater is connected to a current source (see ed. St. USSR 1592414, publ. 15.09.90, C 30 V 15/34).

Устройство предназначено для получения сапфировых трубок и не может быть использовано для выращивания качественных объемных монокристаллов. The device is designed to produce sapphire tubes and cannot be used to grow high-quality bulk single crystals.

Известно устройство для выращивания объемных монокристаллов, включающее камеру, два плавильных нагревателя и двухсекционный тигель. В верхней секции плавят исходный материал с помощью одного нагревателя, расположенного вокруг верхней секции тигля, а выращивание осуществляют из нижней секции тигля с помощью другого нагревателя, установленного под нижней секцией тигля (см. авт. св. 661966, опубл. 30.03.80, С 30 В 15/02). Устройство принято за прототип. A device for growing bulk single crystals, including a chamber, two melting heaters and a two-section crucible. In the upper section, the starting material is melted using one heater located around the upper section of the crucible, and cultivation is carried out from the lower section of the crucible using another heater installed under the lower section of the crucible (see ed. St. 661966, publ. 30.03.80, C 30 B 15/02). The device is taken as a prototype.

Устройство не может быть использовано для выращивания объемных профилированных монокристаллов, из-за невозможности создания в расплаве радиальных изотерм разной геометрии. The device cannot be used for growing bulk shaped single crystals, due to the impossibility of creating radial isotherms of different geometries in the melt.

Техническим результатом заявленного изобретения является возможность выращивания крупногабаритных монокристаллов заданной формы и структурного совершенства за счет постоянства формы радиальной изотермы и малых температурных градиентов в расплаве, а также простота эксплуатации и эргономичность теплового узла и нагревателя, в частности. The technical result of the claimed invention is the ability to grow large-sized single crystals of a given shape and structural perfection due to the constancy of the shape of the radial isotherm and small temperature gradients in the melt, as well as the ease of operation and ergonomics of the thermal unit and heater, in particular.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для выращивания монокристаллов из расплава на затравочном кристалле, включающем цилиндрическую камеру с крышкой, тепловой узел, тигель для расплава, затравкодержатель, закрепленный на штоке с возможностью вращения и вертикального перемещения, согласно изобретению камера выполнена двухсекционной и с механизмом вертикального перемещения секций, тепловой узел установлен между верхней и нижней секциями камеры и выполнен в виде полого водоохлаждаемого цилиндра, с размещенными внутри него нагревателем, собранным из изогнутых по форме внутренней поверхности тигля U-образных ламелей, и замкнутыми кольцевыми водоохлаждаемыми токовводами, цилиндр закреплен на дополнительном штоке, расположенном на внешней поверхности цилиндра и снабженном механизмом перемещения цилиндра по вертикали и вокруг штока, внутренняя сторона цилиндра в нижней его части выполнена с выступами, на которых размещены изоляторы, токовводы выполнены с отверстиями, в которых закреплены свободные концы ламелей, а U-образные изогнутые концы ламелей закреплены на центрирующем их кольце, токовводы установлены на изоляторах, центрирующих нагреватель, а их выводы расположены на боковой поверхности цилиндра в разных горизонтальных плоскостях, нагреватель установлен внутри тигля, при этом размеры тигля и нагревателя отвечают соотношению dкp≤2dнагр.-dтигля.The technical result is achieved by the fact that in the device for growing single crystals from a melt on a seed crystal, including a cylindrical chamber with a lid, a heat unit, a melt crucible, a seed holder mounted on a rod with the possibility of rotation and vertical movement, according to the invention, the camera is made of two sections and with a mechanism of vertical displacement of sections, a thermal unit is installed between the upper and lower sections of the chamber and is made in the form of a hollow water-cooled cylinder, with inside and a heater assembled from U-shaped lamellas curved in shape of the inner surface of the crucible and closed ring water-cooled current leads, the cylinder is mounted on an additional rod located on the outer surface of the cylinder and equipped with a mechanism for moving the cylinder vertically and around the rod, the inner side of the cylinder in the lower its parts are made with protrusions on which insulators are placed, current leads are made with holes in which the free ends of the lamellas are fixed, and the U-shaped curved ends of the lamellas akrepleny centering on their ring current leads mounted on the insulators, centering the heater, and their terminals are located on the lateral surface of the cylinder in different horizontal planes, a heater installed inside the crucible, the dimensions of the crucible and the heater meet the relation d KP ≤2d heating. -d crucible .

Токовводы расположены либо коаксиально, либо один над другим. The current leads are either coaxial or one above the other.

Ламели выполнены одинаковой длины и конфигурации и собраны в круг или в секции, количество ламелей в нагревателе и отверстий в токовводах кратно 12. Для создания радиальных изотерм многоугольных форм, длина секций ламелей и их расположение соответствуют длинам сторон многоугольника. The lamellas are made of the same length and configuration and are assembled in a circle or in sections, the number of lamellas in the heater and holes in the current leads is a multiple of 12. To create radial isotherms of polygonal shapes, the length of the lamella sections and their location correspond to the lengths of the sides of the polygon.

Диаметр полого цилиндра равен диаметрам секций камеры. The diameter of the hollow cylinder is equal to the diameters of the sections of the chamber.

Центрирующее кольцо, стягивающее изогнутые U-образные концы ламелей, не участвует в электрической цепи. A centering ring that pulls together the curved U-shaped ends of the lamellas is not involved in the electrical circuit.

Сущность заявленного устройства заключается в новой конструкции теплового узла, все элементы которого, а именно: нагреватель, токовводы, изоляторы, несущий цилиндр выполнены компактно и представляют собой единое целое. The essence of the claimed device lies in the new design of the thermal unit, all of whose elements, namely: the heater, current leads, insulators, a bearing cylinder are compact and are a single unit.

Новым в конструкции устройства является установка нагревателя внутри тигля и соблюдение заявленного соотношения диаметров тигля, нагревателя и диаметра выращиваемого кристалла. Тигель в этом случае является и держателем расплава и экраном для нагревателя. Обеспечивает возможность снижения температуры на нагревателе и на тигле, увеличение веса и диаметра кристалла, отсутствие локальных перегревов расплава, а следовательно, и возникновение пузырей в нем. Это положительно сказывается на структуре выращиваемого монокристалла и расходе электроэнергии на единицу продукции. New in the design of the device is the installation of a heater inside the crucible and compliance with the stated ratio of the diameters of the crucible, heater and the diameter of the grown crystal. The crucible in this case is both a melt holder and a shield for the heater. It provides the possibility of lowering the temperature on the heater and on the crucible, increasing the weight and diameter of the crystal, the absence of local overheating of the melt, and, consequently, the appearance of bubbles in it. This has a positive effect on the structure of the grown single crystal and the energy consumption per unit of output.

Конструкция теплового узла также имеет целый ряд преимуществ. The design of the heating unit also has a number of advantages.

Нагреватель, собранный из ламелей, закрепленных на замкнутых кольцевых токовводах и центрирующем кольце, одновременно выполняет и функции теплового формообразователя, имеет возможность менять форму радиальных изотерм и определять форму профиля выращиваемых кристаллов. Нагреватель прост в эксплуатации, легко может быть собран и разобран при изменении профиля монокристалла, т.к. изменение форм радиальных изотерм достигается путем снятия или добавления требуемого количества ламелей в секциях. Исходное число ламелей и число отверстий в твоковводах кратно 12. The heater, assembled from lamellas mounted on closed ring current leads and a centering ring, simultaneously performs the functions of a thermal former, has the ability to change the shape of radial isotherms and determine the shape of the profile of grown crystals. The heater is easy to operate, can be easily assembled and disassembled when changing the profile of a single crystal, because changing the shape of the radial isotherms is achieved by removing or adding the required number of lamellas in sections. The initial number of lamellas and the number of holes in the cable leads is a multiple of 12.

Полый водоохлаждаемый цилиндр также выполняет несколько функций. Он, образуя среднюю секцию камеры, одновременно является держателем токовводов с ламелями нагревателя и также создает симметричное тепловое поле относительно вертикальной оси камеры путем центрирования нагревателя как за счет изоляторов, опирающихся на внутренние выступы цилиндра, так и за счет возможности горизонтального перемещения ламелей нагревателя в отверстиях кольцевых токовводов. Симметрия теплового поля повышает совершенство форм и структуры кристалла. A hollow water-cooled cylinder also performs several functions. He, forming the middle section of the chamber, at the same time is the holder of current leads with lamellas of the heater and also creates a symmetric thermal field relative to the vertical axis of the chamber by centering the heater both due to insulators resting on the internal protrusions of the cylinder, and due to the possibility of horizontal movement of the lamellas of the heater in the holes of the ring current leads. The symmetry of the thermal field increases the perfection of the shapes and structure of the crystal.

Кроме того, выполнение цилиндра с возможностью вертикального перемещения и перемещения вокруг оси штока, на котором цилиндр закреплен, обеспечивает легкий доступ к нагревателю и возможность замены элементов теплового узла, а также и к полостям верхней и нижней секций камеры. In addition, the implementation of the cylinder with the possibility of vertical movement and movement around the axis of the rod, on which the cylinder is fixed, provides easy access to the heater and the ability to replace the elements of the thermal unit, as well as to the cavities of the upper and lower sections of the chamber.

В целом конструкция теплового узла существенно повышает срок его эксплуатация, эргономична и не требует расхода дорогостоящего графита, загрязняющего монокристалл и не подлежащего восстановлению. In general, the design of the thermal unit significantly increases its service life, is ergonomic and does not require the expense of expensive graphite, which pollutes the single crystal and cannot be restored.

Расположение нагревателя внутри тигля позволяет выращивать крупногабаритные монокристаллы. Возможность путем изменения количества ламелей и их расположения в токовводах получать не только круглую, но и многоугольные формы радиальных изотерм позволяют в сочетании с другими существенными признаками выращивать крупногабаритные объемные профилированные монокристаллы сапфира с высокой степенью совершенства структуры и заданного размера по всей длине монокристалла. The location of the heater inside the crucible allows you to grow large-sized single crystals. The ability to obtain not only round, but also polygonal forms of radial isotherms by changing the number of lamellas and their location in current leads allows, in combination with other essential features, to grow large-sized bulk shaped sapphire single crystals with a high degree of structural perfection and a given size along the entire length of the single crystal.

Заявленное соотношение диаметров кристалла, тигля и нагревателя обеспечивает наибольшую производительность устройства и полную выборку расплава, так как в этом случае соблюдается необходимое условие, чтобы температура на тигле была больше или равна температуре плавления исходных компонентов расплава. The stated ratio of the diameters of the crystal, crucible and heater provides the highest productivity of the device and full sampling of the melt, since in this case the necessary condition is met so that the temperature on the crucible is greater than or equal to the melting temperature of the initial components of the melt.

Устройство схематически изображено на фиг.1. The device is schematically depicted in figure 1.

Устройство включает верхнюю 1 и нижнюю 2 секции камеры, выполненные с механизмом перемещения в вертикальном направлении (на фиг. 1 не показано), с крышкой 3, затравкодержатель 4, тигель 5, выполненный, например, из вольфрама и установленный в нижней секции 2 камеры, верхний шток 6 для крепления затравкодержателя 4, нижний шток 7 для крепления тигля 5. Штоки 6 и 7 выполнены с возможностью вращения. Между верхней секцией 1 и нижней секцией 2 камеры установлен тепловой узел в виде полого водоохлаждаемого цилиндра 8. Внутри цилиндра 8 размещены нагреватель 9, собранный из изогнутых по форме внутренней поверхности тигля U-образных ламелей 10, выполненных из тугоплавких металлов и сплавов, например из вольфрама, и замкнутые кольцевые водоохлаждаемые токовводы 11, 12. Токовводы 11, 12, расположенные один над другим или коаксиально (не показано), имеют отверстия 13, в которых закреплены верхние концы U-образных ламелей 10. Нижние изогнутые U-образные концы ламелей 10 закреплены центрирующим их кольцом 14, не участвующим в электрической цепи нагревателя 9. The device includes an upper 1 and lower 2 chamber sections made with a vertical movement mechanism (not shown in FIG. 1), with a cover 3, a grass holder 4, a crucible 5 made, for example, of tungsten and mounted in the lower chamber section 2, the upper rod 6 for attaching the seed holder 4, the lower rod 7 for attaching the crucible 5. The rods 6 and 7 are made with rotation. Between the upper section 1 and the lower section 2 of the chamber, a thermal unit is installed in the form of a hollow water-cooled cylinder 8. Inside the cylinder 8 there is a heater 9 assembled from U-shaped slats 10 curved in shape of the inner surface of the crucible and made of refractory metals and alloys, for example, tungsten , and closed ring water-cooled current leads 11, 12. Current leads 11, 12, located one above the other or coaxially (not shown), have holes 13 in which the upper ends of the U-shaped slats are fixed 10. The lower curved U-shaped to seedlings lamellae 10 are fixed centering of ring 14, not participating in the heater circuit 9.

Цилиндр 8 закреплен на дополнительном штоке 15, который расположен на внешней стороне цилиндра 8 и снабжен механизмом перемещения (на фиг.2 не показан) цилиндра 8 по вертикали и вокруг штока 15. На внутренней поверхности полого цилиндра 8, в нижней его части, выполнены выступы 16. The cylinder 8 is mounted on an additional rod 15, which is located on the outer side of the cylinder 8 and is equipped with a movement mechanism (not shown in FIG. 2) of the cylinder 8 vertically and around the rod 15. On the inner surface of the hollow cylinder 8, protrusions are made 16.

Токовводы 11, 12 установлены на выступах 16 в изоляторах 17, которые центрируют и токовводы 11, 12 и нагреватель 9. The current leads 11, 12 are installed on the protrusions 16 in the insulators 17, which center both the current leads 11, 12 and the heater 9.

На боковой поверхности цилиндра 8 в разных горизонтальных плоскостях размещены выводы 18, 19 токовводов 11, 12. Нагреватель 9 устанавливают внутри тигля 5. On the lateral surface of the cylinder 8 in different horizontal planes are placed the conclusions 18, 19 of the current leads 11, 12. The heater 9 is installed inside the crucible 5.

Устройство для выращивания монокристаллов из расплавов на затравочном кристалле работает следующим образом. A device for growing single crystals from melts on a seed crystal works as follows.

Собирают тепловой узел. Для этого в водоохлаждаемый цилиндр 8, закрепленный на штоке 15 и развернутый на 90o относительно вертикальной оси камеры (см. фиг.2), устанавливают на центрирующие изоляторы 17 водоохлаждаемые токовводы 11, 12.Collect the heat assembly. To do this, in a water-cooled cylinder 8, mounted on a rod 15 and rotated 90 ° relative to the vertical axis of the chamber (see Fig. 2), water-cooled current leads 11, 12 are mounted on centering insulators 17.

Для выращивания профилированных объемных монокристаллов, например, прямоугольной формы (фиг.3 (а,б,в)) в отверстия 13 кольцевых токовводов 11, 12 устанавливают U-образные ламели 10, собранные в секции, длина которых соответствует длинам сторон заданного прямоугольника. Верхние концы ламелей 10 фиксируют в отверстиях 13 токовводов 11, 12, а нижние изогнутые U-образные концы - на центрирующем кольце 14, не входящем в электрическую цепь нагревателя. To grow profiled bulk single crystals, for example, of a rectangular shape (Fig. 3 (a, b, c)), U-shaped lamellas 10 are assembled in sections 13, the length of which corresponds to the lengths of the sides of a given rectangle, in the holes 13 of the ring current leads 11, 12. The upper ends of the lamellas 10 are fixed in the holes 13 of the current leads 11, 12, and the lower curved U-shaped ends are on the centering ring 14, which is not included in the electric circuit of the heater.

Собранный таким образом тепловой узел разворачивают на 90o и совмещают с вертикальной осью камеры, и герметично соединяют с нижней секцией 2 камеры. При этом нагреватель своими ламелями входит в тигель 5. Проводят загрузку шихты в тигель с нагревателем. На верхний шток 6 устанавливают кристалл в виде четырехгранной призмы, одна из боковых граней которой ориентирована в соответствии с секциями ламелей 10, создающих прямоугольную радиальную изотерму для роста кристалла прямоугольной формы с естественной огранкой.The thermal assembly thus assembled is turned 90 ° and aligned with the vertical axis of the chamber, and hermetically connected to the lower section 2 of the chamber. In this case, the heater enters the crucible with its lamellas 5. The charge is loaded into the crucible with the heater. A crystal in the form of a tetrahedral prism is installed on the upper rod 6, one of the side faces of which is oriented in accordance with the sections of the lamellae 10, creating a rectangular radial isotherm for the growth of a rectangular crystal with a natural facet.

Верхнюю секцию 1 камеры герметично соединяют с тепловым узлом, включают нагреватель 9 и проводят процесс выращивания монокристаллов по методу Чохральского с получением кристаллов прямоугольной формы. The upper section 1 of the chamber is hermetically connected to the thermal unit, the heater 9 is turned on, and the process of growing single crystals by the Czochralski method is carried out to obtain crystals of a rectangular shape.

Были выращены монокристаллы сапфира круглой формы диаметром до 200 мм и квадратной формы размером 150х150 мм совершенной структуры без отклонений в размерах по всей длине монокристаллов. Round sapphire single crystals with a diameter of up to 200 mm and a square shape with a size of 150x150 mm of a perfect structure without size deviations along the entire length of the single crystals were grown.

Устройство позволяет получить следующий положительный эффект. The device allows you to get the following positive effect.

1. Возможность выращивания крупногабаритных профилированных монокристаллов. 1. The possibility of growing large profiled single crystals.

2. Повысить совершенство структуры и обеспечить однородность размеров по всей длине монокристалла. 2. Improve the perfection of the structure and ensure uniformity of size along the entire length of the single crystal.

3. Увеличить производительность за счет увеличения размеров загрузки. 3. Increase productivity by increasing download sizes.

4. Снизить энергоемкость. 4. Reduce energy intensity.

5. Сократить расход исходного материала за счет полной выборки расплава при выращивании монокристалла. 5. To reduce the consumption of the starting material due to the complete sampling of the melt during the growth of a single crystal.

6. Увеличить срок службы вольфрамовых тиглей и нагревателя. 6. Increase the life of the tungsten crucibles and heater.

Claims (6)

1. Устройство для выращивания монокристаллов из расплава на затравочном кристалле, включающее цилиндрическую камеру с крышкой, тепловой узел, тигель для расплава, затравкодержатель, закрепленный на штоке с возможностью вращения, отличающееся тем, что камера выполнена двухсекционной и с механизмом вертикального перемещения секций, тепловой узел установлен между верхней и нижней секциями камеры и выполнен в виде полого водоохлаждаемого цилиндра с размещенными внутри него нагревателем, собранным из изогнутых по внутренней поверхности тигля U-образных ламелей, и замкнутыми кольцевыми водохлаждаемыми токовводами, цилиндр закреплен на дополнительном штоке, расположенном на внешней поверхности цилиндра, и снабженном механизмом перемещения цилиндра по вертикали и вокруг штока, внутренняя сторона цилиндра в нижней его части выполнена с выступами, на которых размещены изоляторы, токовводы выполнены с отверстиями, в которых закреплены свободные концы ламелей, а U-образные изогнутые концы ламелей закреплены на центрирующем их кольце, токовводы установлены на изоляторах, центрирующих нагреватель, а их выводы расположены на боковой поверхности цилиндра в разных горизонтальных плоскостях, нагреватель установлен внутри тигля, при этом размеры тигля и нагревателя отвечают соотношению dкристалла ≤ 2dнагревателя-dтигля.1. A device for growing single crystals from a melt on a seed crystal, including a cylindrical chamber with a lid, a thermal unit, a melt crucible, a seed holder mounted on a rod rotatably, characterized in that the chamber is made of two sections and with a mechanism for vertical movement of sections, a thermal unit installed between the upper and lower sections of the chamber and made in the form of a hollow water-cooled cylinder with a heater placed inside it, assembled from t curved on the inner surface for U-shaped lamellas, and closed ring water-cooled current leads, the cylinder is mounted on an additional rod located on the outer surface of the cylinder and equipped with a mechanism for moving the cylinder vertically and around the rod, the inner side of the cylinder in its lower part is made with protrusions on which insulators are placed , the current leads are made with holes in which the free ends of the lamellas are fixed, and the U-shaped curved ends of the lamellas are fixed on the centering ring, the current leads are installed on insulators, cent heaters, and their conclusions are located on the lateral surface of the cylinder in different horizontal planes, the heater is installed inside the crucible, while the dimensions of the crucible and heater correspond to the ratio d of the crystal ≤ 2d of the heater -d of the crucible . 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что токовводы расположены коаксиально или один над другим.2. The device according to claim 1, characterized in that the current leads are located coaxially or one above the other. 3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что ламели выполнены одинаковой длины и конфигурации.3. The device according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the lamellas are made of the same length and configuration. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что количество ламелей в нагревателе и отверстии в токовводах кратно 12.4. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the number of slats in the heater and the hole in the current leads is a multiple of 12. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что для создания радиальных изотерм многоугольных форм ламели собирают в секции, длина которых и расположение соответствуют сторонам многоугольника.5. The device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to create radial isotherms of polygonal shapes, the lamellas are assembled in sections whose length and location correspond to the sides of the polygon. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что диаметр полого цилиндра равен диаметрам секций камеры.6. The device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the diameter of the hollow cylinder is equal to the diameters of the sections of the chamber.
RU2003108001/15A 2003-03-26 2003-03-26 Device for monocrystals growing from melt RU2222645C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003108001/15A RU2222645C1 (en) 2003-03-26 2003-03-26 Device for monocrystals growing from melt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003108001/15A RU2222645C1 (en) 2003-03-26 2003-03-26 Device for monocrystals growing from melt

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2222645C1 true RU2222645C1 (en) 2004-01-27

Family

ID=32091942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003108001/15A RU2222645C1 (en) 2003-03-26 2003-03-26 Device for monocrystals growing from melt

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2222645C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2361020C1 (en) * 2008-04-11 2009-07-10 Закрытое акционерное общество (ЗАО) "ИНКРОМ" Device for growing of refractory single crystal
CN102586874A (en) * 2012-03-14 2012-07-18 苏州先端稀有金属有限公司 Ultrahigh temperature tungsten rod heater
CN102936753A (en) * 2012-10-13 2013-02-20 洛阳金诺机械工程有限公司 Cage-type heating unit for crystal growth

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1592414A1 (en) * 1986-11-26 1990-09-15 Vni Pk T I Elektrotermicheskog Method and apparatus for growing profiled crystals of high-melting compounds
SU1466275A1 (en) * 1987-03-06 1996-12-10 А.Б. Гончаров Device for pulling the crystal from melt
RU2097451C1 (en) * 1996-02-22 1997-11-27 Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности Device for growing silicon single crystals

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1592414A1 (en) * 1986-11-26 1990-09-15 Vni Pk T I Elektrotermicheskog Method and apparatus for growing profiled crystals of high-melting compounds
SU1466275A1 (en) * 1987-03-06 1996-12-10 А.Б. Гончаров Device for pulling the crystal from melt
RU2097451C1 (en) * 1996-02-22 1997-11-27 Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности Device for growing silicon single crystals

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2361020C1 (en) * 2008-04-11 2009-07-10 Закрытое акционерное общество (ЗАО) "ИНКРОМ" Device for growing of refractory single crystal
CN102586874A (en) * 2012-03-14 2012-07-18 苏州先端稀有金属有限公司 Ultrahigh temperature tungsten rod heater
CN102936753A (en) * 2012-10-13 2013-02-20 洛阳金诺机械工程有限公司 Cage-type heating unit for crystal growth

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1433420A3 (en) Cold crucible
US5116456A (en) Apparatus and method for growth of large single crystals in plate/slab form
KR20180120076A (en) METHOD FOR PRODUCING SiC SINGLE CRYSTAL AND PRODUCTION DEVICE
KR20010108424A (en) Single crystal growing device and production method of single crystal using the device and single crystal
US20130305981A1 (en) MANUFACTURING APPARATUS OF SiC SINGLE CRYSTAL, JIG FOR USE IN THE MANUFACTURING APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING SiC SINGLE CRYSTAL
CN114941176B (en) Thermal field design and single crystal growth method for preparing silicon carbide single crystal by solution method
CN104471117A (en) Manufacturing device of SiC single crystal and method of manufacturing SiC single crystal
KR20050083602A (en) Graphite heater for producing single crystal, single crystal production system and single crystal production method
RU2222645C1 (en) Device for monocrystals growing from melt
JPS6153187A (en) Device for growing single crystal
RU2222644C1 (en) Device for monocrystals growing from melt
KR101645650B1 (en) Device for producing single crystals and method for producing single crystals
WO2006012925A1 (en) Apparatus for growing single crystals from melt
JPS6168389A (en) Apparatus for growing single crystal
RU2355831C2 (en) Method for growing of hollow cylindrical single crystals of silicon based on chokhralsky method and device for its realisation
KR100428699B1 (en) Large Crystal Growing Apparatus Having Vertical and Horizontal Temperature Gradients and Growing Method thereof
US4116642A (en) Method and apparatus for avoiding undesirable deposits in crystal growing operations
US3360405A (en) Apparatus and method of producing semiconductor rods by pulling the same from a melt
RU2227821C1 (en) Device for growing sapphire mono-crystals
RU2261296C1 (en) Apparatus for growing monocrystals from melt
RU69077U1 (en) DEVICE OF HEAT UNIT FOR INSTALLATION OF GROWING MONOCRYSTALS FROM MELT
CN110528063A (en) A kind of crystal growing apparatus
JPH0459689A (en) Device for lifting single crystal
JP7116411B2 (en) SINGLE CRYSTAL GROWING APPARATUS, RESISTANCE HEATING ELEMENT, AND SINGLE CRYSTAL GROWING METHOD
JPS6234717B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080327