ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Варианты способа Степанова из "Получение профилированных монокристаллов и изделий способом Степанова" Рассмотрим основные возможные варианты выращивания кристаллов способом Степанова [33, 34]. [c.14] На рис. 1 показана схема выращивания кристалла способом Степанова при различных условиях зацепления основания столба расплава за формообразователь сцепление с внутренней вертикальной поверхностью отверстия формообразователя (Л), с внутренней кромкой по периметру отверстия (В), с горизонтальной наружной поверхностью торца формообразователя (С) и с наружной кромкой его (D). Фиксация положений А и С осуществляется за счет постоянства угла смачивания 6 материала формообразователя расплавом. Переход от положения Л к другим случаям может происходить при поднятии столба расплава внутри отверстия формообразователя за счет избыточного давления в жидкости, если расплав не смачивает материал формообразователя, либо за счет капиллярных сил при условии смачивания. [c.14] Выращивание трубок и кристаллов других форм, а также изделий с сечением сложной формы основано на таких же простых вариантах, отличающихся друг от друга лишь условиями подъема расплава на уровень, где происходит кристаллизация, и условиями сцепления основания столба расплава с формообразователен. [c.14] Случаи, соответствующие условиям Л и 5 на рис. 1, являются типичными при выращивании поликристаллических изделий из алюминия и его сплавов, профилированных кристаллов алюминия, германия и других материалов, не смачивающих формообра-зователь. Они широко использовались А. В. Степановым с сотрудниками и другими исследователями, например, в работах [4, 23, 35—37]. Поднятие расплава по наружной стенке формообразователя, не смачиваемого расплавом, использовалось для получения трубок из германия [38], стержней и трубок из высокоуглеродных сплавов железа [39]. Вариант способа С рассмотрен в работе [40]. Вариант D при подъеме расплава за счет капиллярных сил при смачивании формообразователя соответствует схеме выращивания EFG- и AST-способами. [c.15] Широкое использование А. В. Степановым и его сотрудниками формообразователей из не смачиваемых расплавом материалов привело к ошибочной попытке [41 ] отнести способ Степанова только к случаю вытягивания при несмачиваемом формообразо-вателе, а EFG-способ — к случаю смачивания. Выше уже отмечалось, что еще в 1958 г. в работе [19] способом Степанова выращивались профилированные кристаллы фтористого лития и иодистого цезия с формообразователем из платины и хлористого серебра с молибденовым формообразователем, смачиваемым расплавом. Расплав поднимался по наружным стенкам формообразователя. Основание столба расплава зацеплялось за наружные кромки. Подобный вариант использован А. В. Степановым с сотрудниками в 1967 г. для выращивания трубок германия с формообразователем из вольфрама [25]. Ранее, в 1966 г., в работе [24] было показано, что при выращивании лент германия расплав поднимался под действием капиллярных сил по канавкам из двух направляющих стерженьков из вольфрама. Вариант способа Степанова, при котором расплав поднимается по отверстию за счет капиллярных сил при смачивании формообразователя, а основание столба расплава зацепляется за кромки формообразователя, был рассмотрен также в теоретической работе [42] в 1968 г. Поэтому способ EFG, предложенный в 1971 г., следует рассматривать как удобную для ряда материалов техническую реализацию одного из вариантов способа Степанова, основные элементы которого (подъем расплава за счет эффекта смачивания и зацепление столба расплава за наружные кромки формообразователя) были опробованы значительно раньше еще в [19, 24, 25, 42]. [c.15] В связи с разработкой приведенных способов следует напомнить, что на возможность вытягивания профилированных кристаллов вбок или вниз относительно расплава указывалось ранее в работе А. В. Степанова с сотрудниками [7]. [c.16] Применение способов, являюш,ихся вариантами более общ его способа Степанова, для получения различных кристаллов и соответствующая зарубежная патентная литература рассмотрены в обзоре [34]. Описание ряда других модификаций конструктивного оформления способа Степанова для выращивания профилированных монокристаллов полупроводников можно найти в [И]. [c.16] Из работ, рассмотренных в монографии [11], следует отметить предложение [46] осуществлять вытягивание монокристалла из фасонной лунки плавающего кварцевого тигля (поплавка) с капиллярным отверстием для поступления расплава. Этот прием был применен для получения монокристаллов теллурида висмута в виде однородных по длине стержней прямоугольного сечения. В [46] также описан способ выращивания монокристаллов полупроводниковых материалов вниз из расплава через узкое отверстие в дне тигля. В этом случае кристаллизуется столбик расплава, удерживаемый между растущим кристаллом и тиглем силами поверхностного натяжения. [c.16] Представление о развитии исследований и применении процесса выращивания профилированных кристаллов и изделий способом Степанова можно получить из табл. 1. В ней в основном в хронологическом порядке указаны первые работы, в которых исследовался процесс выращивания кристаллов и поликристаллических изделий определенного профиля для разных материалов. По некоторым профилям для одного итого же кристаллизуемого вещества приведено несколько работ. В них сообщалось о применении различных материалов для формообразователя, условий смачивания и зацепления. Из таблицы видно, что в настоящее время выращивают из расплава с использованием разнообразных формообразователей профилированные монокристаллы и профили поликристаллической структуры большого количества элементов ряда химических соединений и сплавов. Одновременно ведется интенсивная работа по применению этого способа в промышленности [47]. Безусловно, успехи прикладного характера были достигнуты на основе фундаментальных исследований физических основ процесса. [c.16] Вернуться к основной статье