191112. lajstromszámú szabadalom • Növesztőkályha egykristályok olvadékból történő előállítására
3 191 112 4 kiegyenlítő tégelyt alkalmazunk, valamint a lu'íkiegvenlitő tégelyen, illetve Fölötte kerámia távtartók-! kai elválasztott szigetelő kerámia gyűrűket helyezünk el. A találmány értelmében célszerű, ha a hőérzékelő elemeket a kerámia béléscső és a fűtőelem között, a kályha hossztengelyével párhuzamosan helyezzük el Nevezetesen célszerű, ha egynél több sorbakötött hőmérsékletérzékelő elemet használunk. Célszerű továbbá a tégelyhőmérséklet folyamatos figyelésére belső hőmérsékletérzékelő elemet használnunk. Célszerű továbbá még az is, hogy a belső termőelem melegpontja a növesztőtégellyel a lehető legszorosabb termikus kontaktusban legyen, de azzal elektromosan ne érintkezzen. A találmányt részletesebben rajz alapján ismertetjük, amelyen az ismert és a találmány szerinti növesztőkályha példakénti kiviteli alakját tüntettük fel.: A rajzon az !. ábra az ismert (a buborékmemória anyagok folyadék fázisú epitaxiás előállításánál használ!) növesztőkályha kiviteli alakját illusztrálja. A 2. ábrán a találmány szerinti egykristálynövesztő kályha kiviteli alakja látható. Az ismert növesztőkályhát részletesebben az 1. ábra alapján ismertetjük. A 11 három független zónás fűtőspirál a 12 szigetelő köpennyel van körülvéve. A 11 fűtőspirál a 13 kerámia béléscsövön és a 14 Pt lemez burkoláson keresztül fűti a 15 tégely tartóra helyezett 16 növesztőtégelyt, s az abban levő 17 olvadékot. A 16 növesztőtégely fölött vannak a Pt távtartókkal elválasztott 18/a, 18/b stb. Pt hőreflcktor gyűrűk. A 19/a, 19/b és 19/c hőmérsékletéi/ékelő eleinek a kályha hossztengelyére merőlegesen vannak elhelyezve. A növesztőkályha hossztengelye mentén kialakuló hőmérsékleteloszlást alapvetően a háromzónás fűtőspirál egyes zónáinak hőmérséklete határozza meg, s szabályozásukra 19/a, 19/b és 19/c hőmérsékletérzékelő elemek által adott jelek szolgálnak. A kályha gáztömör kerámia béléscsövének Pt lemezzel történő bélelése, annak kémiai behatások elleni védelmére, és a jobb hőmérsékletstabiíitás elérése, mig a hőreflektor Pt gyűrűk a hó'mérsékleteloszlás javítására és kismértékben a fűtőspirál kímélésére szolgálnak. A találmány szerinti pl. 50 mm átmérőjű hordozókristályokra történő epitaxiás kristálynövcsztésné! használható növesztőkályhát a 2. ábra alapján ismertetjük, amely az ismerttől abban tér el, hogy a 17 olvadékot tartalmazó 16 növesztőtégelyt egy vékonyfalú, pl. 0,4 mm falvastagságú, kb. 250 mm magas, a 13 kerámia béléscső belső' átmérőjénél néhány mm-rel kisebb átmérőjű, Pt-ből készült 20 védő hőkiegyenlítő tégelybe helyezzük, amelynek 18 fedele egyúttal hőreflektor. A fenti két tégely között 21 kerámiakorong van. A hőmérsékleteloszlás és stabilitás, valamint a 13 kerámia béléscső védelmére a fenti méretű 21 védő-hőkiegyen1ítő tégely, valamint a 18 hőreflektor használata elegendő, mivel — például a 13 béléscső védelmét tekintve — a 20 védő-hőkiegyenlítő tégely térfogatán kívüli térrészbe a technológiai folyamat során semmiképp nem kerülhet a kerámia anyagokkal szemben korrozív, pl. PbO alapú olvadék. A 21 kerámiakorong a két Pt-ből készült tégely összentlésének megakadályozására szolgál. További eltérés az ismert megoldástól az, hogy a 18 Pt hőreflektor fölött oxidkerámiából — pl. A1203- ból - készült 22/a, 22/b stb. hőszigetelő kerámia gyűrűket helyezünk el, amelyeket a szintén oxidkerámiából készült 23/a és 23/b távtartók tagolják úgy, iiogy a 22/a szerkezeti elem a 13 kerámia béléscsövön, inig a 22/d gyűrű a 18 hőreflektor fedélen van, s a 22/a, 22/b stb. szigetelő gyűrű közötti távolság a kályhanyílás felé haladva csökken. A 18, valamint 22/a, 22/b stb. szerkezeti elemeken levő belső furatátmérő az előállítandó kristály, illetve epitaxiás rétegnöveszt éstiéi a hordozókristály maximális átmérőjétől függ, például 50 mm-es kristály esetén 60 mm. Ez az elrendezés csökkenti az anyagelőállítás által megkívánt liőmérsékletgradiens kialakításához szükséges felső zóna hőmérsékletet, azaz hatékonyan kíméli a fűtőelemet, ráadásul a 18 Pt hőreflektor és a növeszt'»kályha nyílása közötti térben olyan monoton hőmérsékelt csökkenést eredményez, amely lehetővé teszi a mechanikai károsodás (repedés, törés) nélküli kristáiynövesztést. A már említett 17 olvadékot tartalmazó 16 növesztőtégely, valamint a 18, 20, 21,22/a, 22/b stb. és 23/a, 23/b szerkezeti elemek alátámasztására szolgál az oxidkerámia csőből és korongból kialakított 15 tarlószerkezet, amelynek magvezetésére és központosítására szolgál a pl. az alumíniumból kialakítható 24 tárcsa. A 26 elszívóbura az egészségre rendkívül káros ólomgőzök elszívására szolgál úgy, hogy a kályha nyílásánál kialakuló áramlási sebesség a kályha hossztengelye mentén kialakított hőmérsékleteloszlást nem rontja le. További cllérés az ismert megoldástól, hogy a 19/a és 19/b hőmérsékletérzékelő elemek a 11 fűtőspirálra nem merőlegesen, hanem a 11 fűtőspirál és a 13 kerámia béléscső között, a kályha hossztengelyével párhuzamosan helyezzük el, s axíális, valamint azhuutális elmozdulás ellen — pl. a kályhalédőn levő szorítóbiMnccsel és a 13 kerámia béléscső külső palástján kialakított megfelelő méretű horony segítségével — rögzítjük. A 19/c hőmérsékletérzékelő elem elhelyezése a szokásosnak megfelelő, mivel az itt uralkodó hőmérséklet és annak stabilitása hat legkevésbé a növesztőtérben kialakuló termikus viszonyokra. Az ismert megoldástól eltérően a 19/a, 19/b és 19/c hőmérséklclérzékelő elemek nem egyediek, hanem például mindegyik 3-3 db Pt-Pt 10 % Rli termopárból van kialakítva úgy, hogy egy hőmérséketérzékelő 3 db melegpontja 100 mnf’-nél kisebb térfoga telemben helyezkedik el. Ezek a mindenkori hőmérséklettel arányos jelet szolgáltató távadók képezik a hőmérsékletszabálvozó elektronika bemenő jelét. Például a buborékmemória anyagok előállításának technológiai folyamata megköveteli az olvadék hőmérsékletének folyamatos ellenőrzését, Ezt legegyszerűbben, s ugyanakkor megnyugtató módon úgy oldhatjuk meg, hogy a 24, 21 és 20 szerkezeti elemeken, illetve a 15 tegelytartó szerkezet kerámiakorongján levő, megfelelő átmérőjű furatokon keresztül egy, pl. Pt-Pt 10 % Rh termopárból készült, kerámia védőcsőben levő 25 kontroll termoelemet vezetünk a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
