ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Атмосфера кристаллизации из "Высокотемпературная кристаллизация из расплава" В вакууме же, видимо, имеют место оба процесса и физическая адсорбция, и химическое взаимодействие с образованием летучих компонентов. Наименьшие потери приходятся на испарение в инертной атмосфере. Ее используют в том случае, когда требуется сохранить состав расплава в заданном стехиометрическом соотношении. При этом, однако, существенно снижается интенсивность испарения посторонних примесей из расплава. Более того, инертная атмосфера требует ее глубокой очистки, особенно от кислорода и влаги, что практически достаточно сложно выполнить. Поэтому широко применяется кристаллизация в вакууме. С целью предотвращения взаимодействия газовой атмосферы с материалом контейнера и с конструкционными элементами кристаллизационной установки в работе [12] использован способ добавки в газовую атмосферу восстановителей типа СО и П2. Этот способ, однако, не вполне эффективен, поскольку СО и Н2 могут существенно влиять на их содержание в монокристаллах [13]. Более того, экспериментально было показано, что в зависимости от состава и давления газовой атмосферы содержание газообразующих примесей Н2 и СО различно. [c.14] Таким образом, атмосфера кристаллизащш является достаточно мощным средством, позволяющим влиять на характер процесса. Для усиления, например, диссоциативного испарения предпочтительным является вакуум, а для его ослабления — инертная атмосфера. В общем виде можно сформулировать следующее правило в качестве атмосферы кристаллизации предпочтительной является атмосфера, содержащая летучие компоненты кристаллизуемого вещества [15]. Например, для оксидов — кислородсодержащая атмосфера нитридов — азотсодержащая атмосфера фторидов — фторсодержащая атмосфера сульфидов — серосодержащая атмосфера фосфидов — фосфорсодержащая атмосфера и т. д. В практике выращивания монокристаллов тугоплавких оксидов используется кристаллизация как в вакууме, так и в нейтральной (гелий, аргон, азот) и окислительной (воздух, кислород) атмосферах. [c.15] Вакуум используется для химической очистки расплава от растворенных газов, посторонних примесей, обладающих высокой упругостью пара, и продуктов термической диссощшции. Глубина вакуума определяется величиной упругости пара кристаллизуемого вещества в расплавленном состоянии. Наиболее часто используется вакуум порядка 5 10 тор. С целью снижения интенсивности испарения расплава применяется нейтральная атмосфера (гелий, аргон, азот), поскольку для этих газов разработаны достаточно эффективные способы химической очистки. Восстановительная атмосфера используется для предотвращения окислительных реакций. Например, при выращивании монокристаллов флюорита СаРг атмосфера фтористого водорода препятствует развитию реакций гидратации с образованием частиц типа СаНСОз, а выращивание металлических монокристаллов в атмосфере водорода позволяет получать бескислородные монокристаллы. Окислительная атмосфера используется для компенсации потери кислорода при выращивании монокристаллов-оксидов [16]. Применение окислительной атмосферы, однако, ограничено интенсивным окислением материала контейнера и элементов нагревательной системы кристаллизационной установки. Поэтому обычно используется либо вакуум, либо нейтральная атмосфера. Компенсацию кислорода осуществляют путем отжига в кислородсодержащей атмосфере при температуре (1/2 1/3) Год, где Тпл — температура плавления. Эту операцию называют кислородным отжигом. Экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что нарушение состава оксидов в сильной степени зависит от интенсивности реакций их термической диссоциации [17]. Эти реакции сопровождают как процессы плавления, так и кристаллизации. [c.15] Применение газовой атмосферы, как уже отмечалось, определяется эффективностью системы химической очистки газов, главным образом, от кислорода и влаги. Способы очистки газовой атмосферы делятся на три группы первая группа основана на термодиффузии газа через мембрану. Например, глубокая очистка водорода производится при его диффузии через палладиевую мембрану при 300 Ч- 400 °С. Вторая группа основана на адсорбции посторонних примесей молекулярными ситами. Она получила распространение в связи с очисткой от кислорода, азота и влаги. И, наконец, третья группа основана на химическом взаимодействии примесей, содержащихся в газовой атмосфере, с образованием химически прочных соединенртй — оксидов, шггррщов, фторидов и других, которые легко отфильтровываются. В общей схеме очистки, однако, обычно используется сразу несколько способов. [c.16] Необходимо отметить, что независимо от предварительной очистки газов, при плавлении и кристаллизации происходит дополнительная очистка атмосферы за счет ее частичного взаимодействия с конструктргеными элементами нагревательной системы. Поэтому такую очищенную газовую атмосферу желательно использовать многократно. Наиболее надежный способ ее использования связан с кристаллизационными установками, обеспеченными системой шлюзования. То есть после окончания кристаллизации извлечение выросшего монокристалла производится в приемной камере, а кристаллизационная камера в это время закрыта с помощью шлюзового устройства. Возможны и другие варианты решения, в частности, путем утилизации газовой атмосферы в дополнительный объем, а после извлечения кристалла и предварительной откачки камеры до 10 тор производится обратная перекачка газа в кристаллизационную камеру. [c.16] Вернуться к основной статье