16.3.2. ВЫРАЩИВАНИЕ ПАРАТЕЛЛУРИТА

Для выращивания парателлурита используется метод Чохральского. Шихтой служит диоксид теллура чистотой не менее 99,98 %. Шихта наплавляется в платиновый тигель. Для понижения осевого температурного градиента при выращивании применяется платиновый экран. Из-за большой упругости паров внутренние поверхности теплового узла и ростовой камеры покрываются белым налетом. Скорость вытягивания может достигать Температурный градиент над поверхностью расплава не должен превышать 80 град/см, так как повышение его приводит к растрескиванию кристалла и включению газовых пузырей.

Влияние условий кристаллизации на образование газовых пузырей при выращивании парателлурита рассмотрено в работе [30]. Количество газовых пузырей уменьшается при снижении скорости вытягивания кристалла. Кривизна фронта кристаллизации определяется конвекционными потоками расплава. Предполагается, что при индукционном нагреве конвекционные потоки, определяемые термическим градиентом, являются основными при отсутствии вращения или при малых скоростях вращения. В результате поток идет от стенок тигля к центру и далее к дну тигля. При больших скоростях вращения из-за центробежных сил возникают потоки от центра к периферии и фронт кристаллизации выгибается в сторону кристалла.

Согласно Тэйлору [16], распределение давления вдоль поверхности фронта кристаллизации в радиальном направлении описывается выражением

где - давление; плотность жидкости; а - центробежное ускорение; - радиус кристалла.

Минимум давления на оси вращения так же как и изменение температуры расплава, может приводить к пересыщению его газом. При низких скоростях вращения потоки расплава направлены от стенок тигля к центру и растворенные газы могут достигать пересыщения в центральных областях, образовывать пузыри и захватываться центральной частью кристалла. При высоких скоростях вращения радиальные потоки, наоборот, идут от центра к периферии, вынося газовые пузыри на поверхность расплава и снижая тем самым вероятность захвата пузырей кристаллом. Оптимальным для выращивания кристаллов оптического качества является вращение затравки со скоростью 40-50 об/мин. Оптимальная скорость вращения должна

Рис. 16.10. Риски на поверхности були парателлурита, отмечающие выход на поверхность направлений Положение рисок на поверхности отмечено треугольниками. Направление роста: а - в направлении - в направлении

обеспечивать слабовыпуклую форму фронта кристаллизации. Замечено, что скорость вращения, при которой происходит обращение формы фронта кристаллизации (переход от вогнутой к выпуклой), зависит от чистоты сырья [10], которая влияет на вязкость расплава и, следовательно, на формирование потоков в нем.

Кристаллы, выращенные методом Чохральского, обладают характерными особенностями внешней формы: при выращивании кристалла вдоль оси с [001], являющейся оптической осью, проявляется стремление кристалла ограняться гранями призмы . В результате на цилиндрической поверхности кристалла образуются риски (рис. 16.10), отмечающие выход на поверхность направлений

Из-за анизотропии скорости роста по направлениям (скорость роста по направлению гораздо ниже, чем по направлению области кристалла, разделенные рисками на цилиндрической поверхности, оказываются слаборазориентированными. Между ними возникают малоугловые границы. Это сказывается на радиальном распределении примесей и, следовательно, на оптической однородности кристалла.