METHOD OF CLEANING MELT SURFACE WHEN GROWING GERMANIUM MONOCRYSTALS

• Main Authors: Ivanov Maksim Alekseevich, Kaplunov Ivan Aleksandrovich
• Format: Patent
• Language: English; Russian
• Published: 22.01.2018
• Subjects: AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUSPOLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR; BLASTING; CASTING; CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES; CHEMISTRY; CRYSTAL GROWTH; DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS,IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KINDOF FURNACE; FURNACES; HEATING; INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OFSOLID INORGANIC COMPOUNDS; INORGANIC CHEMISTRY; KILNS; LIGHTING; MECHANICAL ENGINEERING; METALLURGY; OVENS; PERFORMING OPERATIONS; POWDER METALLURGY; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; RETORTS; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITHDEFINED STRUCTURE; SINGLE-CRYSTAL-GROWTH; TRANSPORTING; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL ORUNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; WEAPONS

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: essence of the invention consists in extraction of slags (oxide films) from the melt surface, and from crucible walls below the level of germanium melt in the crucible. The method consists in collecting the most part of all available oxide films on the melt surface and below melt level in the zone where it adjoins the crucible by sticking thereof to a preliminarily grown crystal. The result of efficient melt cleaning is achieved by adjusting the rotation speed of the crucible, crystal, the crucible position in a heat unit, as well as consumption of working gas (argon), wherein maximum high concentration of slag on the melt surface of crystal growth zone is achieved, and it facilitates their extraction on the preliminarily grown crystal. The preliminarily grown crystal is subjected to 2-5 cycles of sharp pulling with separation of the preliminary crystal from melt and then its subsequent complete immersion into the melt, which provides separation of slag impurities from the crucible below the melt level with subsequent floating thereof on the melt surface. Subsequent drawing up the preliminary crystal in each cycle provides collection of oxide films from the melt surface onto crystallisable surface of the ingot.EFFECT: yield of monocrystals with significantly lower dislocation density, reduced risk of twinning and polycrystallisation of the ingot during the growing process and reduced average time of the growth plant working cycle.2 cl, 2 ex Изобретение относится к области выращивания монокристаллов германия из расплава. Сущность изобретения заключается в осуществлении извлечения шлаков (окисные пленки) с поверхности расплава, а также и со стенок тигля ниже уровня расплава германия в тигле. Это позволяет обеспечить выход монокристаллов со значительно меньшей плотностью дислокаций, снизить риск двойникования и поликристаллизации слитка во время процесса выращивания и уменьшить среднее время рабочего цикла ростовой установки. Способ заключается в сборе большей части всех имеющихся на поверхности расплава и ниже уровня расплава в зоне его примыкания к тиглю окисных пленок путем их налипания на предварительно выращиваемый кристалл. Результат эффективной очистки расплава достигается тем, что путем регулирования скорости вращения тигля, кристалла, положения тигля в тепловом узле, а также расхода рабочего газа (аргона) достигается максимально высокая концентрация шлаков на поверхности расплава в зоне роста кристалла, что способствует их извлечению на предварительно выращиваемый кристалл. Предварительно выращиваемый кристалл подвергают 2-5 циклам резкого вытягивания с отрывом предварительного кристалла от расплава и затем его последующего полного погружения в расплав, что обеспечивает отделение шлаковых загрязнений от тигля ниже уровня расплава с последующим всплыванием их на поверхность расплава. Последующее вытягивание вверх предварительного кристалла в каждом из циклов обеспечивает сбор окисных пленок с поверхности расплава на кристаллизуемую поверхность слитка. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.