Метод "вытягивания" Чохральского
В данном методе, позволяющем получать кристаллы очень высокого качества, исходный материал, например чистый глинозем (А1
0
) для бесцветного сапфира, плавится в тигле из тугоплавкого металла. Обычно используется иридий, т.к. температура плавления платины составляет 1774 "С, что ниже температуры плавления корунда (AlPj) — 2050 °С.
Платиновые тигли используются при плавлении других материалов, температура плавления которых ниже, чем платины. К минералам, выращиваемым таким методом относятся рубины, сапфиры, YAG, GGG и другие синтетические гранаты, ниобат лития ("линобат") и александрит. Расплав обычно состоит из окисей или их смесей соответствующего состава. Нагрев осуществляется спиральным нагревателем, намотанным непосредственно на тигель. Температура контролируется очень прецизионно и устанавливается чуть выше точки плавления данного материала. Маленькая затравка сапфира (или другого материала), закрепленная на конце стержня лишь касается поверхности расплава. Если условия соблюдены, сапфир успешно кристаллизуется на вращающейся затравке, которую постепенно поднимают из расплава ("вытягивают"). Упрощенная схема установки показана на рис. 7.3, хотя процесс, как правило, более сложен: вокруг растущего кристалла устанавливается термоизоляция, а вся процедура протекает в атмосфере инертного газа.
Рис. 7.3. Схема, демонстрирующая рост кристалла по методу Чохральского, или "вытягивания " из расплава.
Метод зонной плавки.
Метод зонной плавки или зонного роста использовался для облагораживания существующих кристаллов и выращивания новых. Установка имеет горизонтальную форму и состоит из корытообразного тигля, куда загружается исходный материал заданного состава. В одном конце установки с помощью индукционного нагревателя создается расплавная зона, которая перемещается вдоль тигля с помощью специального механического приспособления (рис. 7.4).
Таким образом образуется монокристалл. В вертикальном варианте этого метода сверху и снизу установки крепится спеченный стержень, и расплавная зона, создаваемая индукционным нагревателем, перемещается вдоль этого стержня. Примеси, содержащиеся в стержне, переносятся фронтом расплавной зоны в конец стержня и могуг быть удалены после охлаждения. Такой способ применялся для выращивания или очистки синтетического корунда, шеелита* флюорита и александрита.
|
Рис. 7.4. Схема, иллюстрирующая метод зонной плавки (по Нассау). |