16.4.2. ВЫРАЩИВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ

Шихта для выращивания кристаллов приготавливается из смеси оксидов измельчением в смеси с этиловым спиртом. Компоненты шихты обладают высокой летучестью. Например, при упругость паров оксидов и составляет . Поэтому при отжиге и таблетировании шихты заметное изменение массы шихты начинается при Для максимального сохранения массы рекомендуется при приготовлении шихты использовать ступенчатый отжиг: от 550 до отжиг шихты ведется ступенями по 50 град с выдержкой на каждой ступени. Так как давление паров больше, чем для сохранения стехиометрии исходную шихту вводится избыток Испарение вещества из расплава при росте кристалла не сопровождается разложением.

Кристаллы выращивают методом Чохральского [27 - 31] на воздухе из платиновых тиглей. Оптимальная скорость вытягивания кристалла при скорости вращения 50 об/мин. Скорость роста кристалла в направлении [001] в три раза ниже, чем в направлениях [100] и . Так как скорости роста в направлениях [100] и приблизительно одинаковы, то при выращивании вдоль [001] кристаллы оказываются круглыми, а при выращивании в направлении, перпендикулярном [001], кристаллы вырастают уплощенными с развитыми гранями пинакоида. Других выраженных граней у кристалла не возникает. Преимущественное направление роста кристаллов составляет 30 град с направлением [001]. При выращивании в этом направлении были достигнуты скорости вытягивания до три скоростях вращения 40 об/мин [28].

Особенностью роста кристалла является его стремление прорастать в глубь расплава, формируя резко выпуклый фронт кристаллизации (рис. 16.20). Эту особенность можно объяснить сильным теплоотводом в осевом направлении [31], возникающим по двум причинам:

1) вследствие сильного охлаждения поверхности расплава из-за испарения;

2) из-за охлаждения на границе кристалл расплав при теплопередаче вследствие оптического излучения через кристалл, имеющий три температуре плавления высокую прозрачность в той области спектра (2,1 мкм), в которой находится максимум излучения кристалла при температуре кристаллизации. Появление большого выступа

приводит к тому, что кристалл вырастает сильно напряженным и имеет значительную неоднородность показателя преломления (на уровне Устранить или уменьшить выступ можно подбором скоростей вытягивания и вращения кристалла и оптимизацией конструкции теплового узла. Зависимости от скоростей вращения и вытягивания приведены на рис. 16.21 и рис. 16.22. Соотношение между и скоростью вращения кристалла при мм и градиенте температур 200 град/см можно получить из эмпирического выражения

При росте кристаллов молибдата кальция эта особенность выражена слабее, так как летучесть меньше, чем

Отклонение фронта кристаллизации от плоской формы приводит к образованию фасеток (-грани). В кристаллах простыми формами, способными образовывать являются Порядок написания соответствует важности приведенных простых форм. Способность к образованию -граней определяется кристаллографическим фактором и отношением скрытой теплоты кристаллизации Н к термической энергии при температуре плавления Согласно [33], произведение должно быть больше 2. Для отношение кристаллографический

Рис. 16.20. Форма фронта кристаллизации для - диаметр кристалла; Н - выступ фронта кристаллизации

Рис. 16.21. Зависимость для от скорости вытягивания кристалла

Рис. 16.22. Зависимость для от скорости вращения кристалла при осевых градиентах температуры;

фактор для названных плоскостей находится в пределах так что и названные грани могут образовывать фасетки, если та или иная грань оказывается нормальной к направлению роста, в частности в центре кристалла для направлений вытягивания

После выращивания кристаллы отжигаются. Режим отжига включает относительно быстрое охлаждение до температур выдержку при этой температуре, длительность которой по разным данным составляет от 2 до 10 часов, и последующее медленное охлаждение со скоростью 5-10 град/час.