188743. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés egykristályos folyamatos növesztésére
1 188 74.1 2 sához vezet. Ezen felül csak olyan olvadék-tégelyanyag párosításához alkalmazható, ahol az olvadék nem nedvesíti a tégelyt. Az US-PS 2 892 739 (KI 148-1.5, 1959) leírásban ismertetett berendezés két hengeres edényből álló tégelyt tartalmaz, melyek koaxiálisán egymásban oly módon vannak elhelyezve, hogy egymáshoz képest a két tégely a magasságkülönbségüknek megfelelő függőleges irányban, másrészt a két edény átmérőjének különbségével radiális irányban elmozdulhat és közöttük egy gyűrűalakú üreg van, melyben a töltetet adagolják, A belső edény fenekén nyílások vannak, amelyen keresztül az olvadék a gyűrűalakú üregből a belső edénybe átfolyik. A gyürüalakú üreg fölött vertikális cső helyezkedik el, melyen keresztül az elaprított töltetet adagolják. A tégely egy állványon helyezkedik el, mely a tégely tengelyével egybeeső, tengely körül elforduló rúddal van mereven összekötve. A tégely körül koncentrikusan egy hengeres oldalfűtés helyezkedik el. A magtartó tengelye a tégely tengelyével egybeesik. A berendezés a következőképpen működik. A tégelyben elhelyezkedő kiindulóanyag megolvasztása után a magkristályí az olvadékkal érintkezésbe hozzuk. A magkristály végének leolvasztása és a helyes egyensúlyi hőmérséklet beállása után megkezdhető az egykristály növesztési folyamata. A húzás megkezdésével egyidőben az aprított kiinduló anyagot elkezdik adagolni a függőleges cső felső végébe. A függőleges csőből a töltet a forgó tégely gyűrűalakú üregébe kerül és ott a körgyűrű mentén egyenletesen eloszlík. Az olvadékba került részecskék megolvadnak és az olvadék a gyűrűalakú üregből a belső edénybe áramlik, és ezáltal az ottlévő olvadék folyamatos ellátása megvalósul. Egy ilyen konstrukció szavatolja a hőmérsékleteloszlás tengelyszimmetriáját a növekvő kristály körül. A növekvő kristály és az utántöltés azonos tömegsebességénél a konstrukció a növekedési front állandó helyzetét is szavatolja és ebből következően a hőmérsékleteloszlás stabilitása is megvalósul mind a kristályban mind az olvadékban. A leírt berendezés legfőbb hátránya azonban az, hogy a belső tégely lyukacsos fenekén át a hőmérsékletgradiens következtében mindig kialakuló olvadékáramlás az adagolt port a belső tégelybe, és így a szilárdolvadék határfelületre viheti. Ismert ezenkívül egy olyan berendezés, mely lapos, körben karimával rendelkező tégelyt használ. A karimát és a tégely belső részét két külön, ellenállásfütésű kályhával fűtik. A port a jóval olvadáspont fölé fűtött karimába adagolják, ahonnan az olvadt állapotban a karimára fúrt perforáción keresztül csurog a iégely belsejébe. A módszer biztosítja a hengerszimmetrikus hőmérsékletoszlást és a por gyors megolvadását, ezért jól alkalmazható bizonyos egykristályok folyamatos növesztésére. Alkalmazhatósági körét azonban lényegesen leszűkíti, hogy a tégely belseje és a karima külön fűtése miatt csak ellenállásfűtésű kályhával valósítható meg, így magas olvadáspontú anyagok növesztésére eleve alkalmatlan. További hátránya, hogy nem zárja ki annak lehetőségét, hogy a por a perforáción keresztül még megolvadása előtt a belső térrészbe juthasson. A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése és olyan eljárás és berendezés kidolgozása, amely alkalmas egykristályok folyamatos növesztésére. Az eljárás során az egykristályok hosszúságát és a növesztés közben létrejövő hőmérsékleteloszlás időbeli stabilitását úgy növeljük, hogy az olvadékszintet a kihúzott anyag folyamatos növesztés közbeni utánadagolásával állandó értéken tartjuk. A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően az olvadékszint állandó értéken történő tartásában jelölhetjük meg. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat egyszerűen megoldódik, ha az egykristály növesztést egy fémhengerrel két részre osztott tégelyben végezzük. A belső és a külső részben elhelyezett olvadékot a fémhenger alsó részén elkészített furaton át egymással közlekedtetjük. A tégely belső növesztő terében az egykristály növesztését, a tégely külső adagoló terében pedig a kiinduló anyag folyamatos adagolását végezzük. A találmány szerinti eljárás tehát olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, amely alkalmas egykristályok folyamatos növesztésére. Az eljárás során egy fűtőtesttel ellátott tégelyben elhelyezett anyagot megolvadásig hevítünk. Majd felülről egy húzórúdra erősített magkristályt előre meghatározott sebességű forgatás közben az olvadékkal érintkezésbe hozzuk. Ezután a magkristály és az olvadék között hőmérsékleti egyensúlyt hozunk létre. A hőmérsékleti egyensúly beállása után a húzórudat egy előre meghatározott sebességgel az olvadékból kifelé húzzuk, miáltal az egykristály növesztését elindítjuk. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a növesztést egy fémhengerrel koncentrikusan két részre osztott tégelyben végezzük. (A henger a tégely fenéklapján áll.) A belső és a külső részben elhelyezett olvadékot a henger alsó részén elkészített furaton át egymással közlekedtetjük. A kiindulási anyagot a furattal ellentétes oldalon folyamatosan adagoljuk a tégely külső terébe. Mivel az adagolási térben az olvadékáramlásnak érintő irányú komponense nincs, a port a lyukkal átellenes oldalon adagolva kizárhatjuk annak lehetőségét, hogy a még meg nem olvadt port az áramlás a belső térrészbe sodorja. A találmány értelmében célszerű, ha a szemcsézt’tt kiinduló anyagot egy állandóan rezgésben tartott kvarcüvegcső és vízhűtéses tölcsér segítségével adagoljuk. A találmány szerinti berendezés olyan ismert berendezés továbbfejlesztése, amelynek az olvadék befogadására tégelye, a tégelyt közrefogó alaplemezből, hengerből és furattal ellátott fedőlemezből álló hőszigetelése, továbbá a hőszigetelést közrefogó, pl. indukciós fűtőteste, valamint pl. kerámia húzórúdja, a húzórudat közrefogó, pl. platina béléssel ellátott utánfűtője és az utánfutó körül támasztó hengere van. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
