Хімія і хімічна технологія
Поки що важко передбачити, чи отримають розвиток найближчим часом методи вирощування кристалів. щоб можна було дозволити такі завдання, як отримання кристалізації слюди або довгих азбестових волокон з гомогенних розплавів. Порівняно повільний розвиток цих методів, від перших дослідів Таммана, Чохральського, Кіропулоса і Стокбаргера до теперішнього часу, свідчить про зростаючі труднощі, які постають на шляху застосування експоненціального закону. і виникають внаслідок абсолютно необхідних вимог, що пред'являються до граничної чистоті розплаву, до сталості розподілу температури в розплаві і до сталості необхідних температурних градієнтів. Не можна піддаватися песимізму від свідомості того, що на шляху до досягнення цих удосконалень зустрінеться багато перешкод [c.383]
Потреба розширення номенклатури штучних монокристалів, однак, сприяла розробці нових методів вирощування, принципово відмінних від методу Вернейля. Так, в 1917 р І. Чохральського запропонував витягати кристали з розплаву, що знаходиться в тиглі [86]. Поява даного методу дозволило здійснити кристалізацію при строго контрольованих температурно-тимчасових умовах. Саме метод Чохральського дав можливість проводити процес кристалізації в вакуумі, а також в контрольованих нейтральних атмосферах. На відміну від методу Вернейля метод Чохральського був підданий принциповим змінам. Так, в 1926 р С. Кіропулоса замінив операцію витягування кристалів з розплаву на спрямовану кристалізацію розплаву шляхом плавного зниження його температури [87]. У цьому випадку, однак, виникають труднощі. пов'язані з витягом з тигля виріс монокристалла. Проблема була вирішена М. І. Мусатова, який запропонував на заключній стадії кристалізації витягати монокристал на відстань, що виключає контакт монокристалла зі стінками тигля [88]. [C.86]
Звідси випливає, що Ств збільшується зі збільшенням х. Для ілюстрації на рис. 109 представлена залежність Ст. / З від х при К = 0,25. Як видно з цього малюнка, концентрація домішки у твердій фазі особливо різко зростає в кінці процесу кристалізації. Її викликає цим нерівномірність розподілу активатора при використанні методу Кіропулоса усувається тим, що в монокристал перетворюється лише невелика частка розплаву (правда, і в цьому випадку розподіл може виявитися нерівномірним, внаслідок випаровування активатора з розплаву в процесі вирощування кристала). Слід, однак, відзначити, що при концентрації активатора. близькою до оптимальної, залежність від неї найбільш важливих для практичних цілей властивостей кристалів зазвичай незначна, і тому далеко не завжди слід дбати про вжиття заходів до забезпечення строго рівномірного розподілу активатора по довжині кристала. [C.254]
Вирощування монокристалів рубіна і лейкосапфира здійснюється в даний час різними расплавнимі методами Вернейля, Чохральського, горизонтальної та вертикальної спрямованої кристалізації, видозміненим методом Кіропулоса і ін. У 1909 р М. А. Вернейль [29] вперше отримав своїм методом блакитний корунд (сапфір). Як фарбувальних домішок він використовував оксид титану (0,5%) і магнетит (2,5%). За даними Г. Сміта [29], в даний час в щіхту додають деяку кількість заліза. Однак в спектрі поглинання сліди заліза не виявлені, що вказує на ймовірність його випаровування в процесі росту кристалу. [C.231]
Метод Кіропулоса. як і метод Чохральського. відноситься до методів з необмеженим обсягом розплаву. На відміну від методу Степанова, для реалізації методу Кіропулоса не використовуються капілярні сили. Цей метод полягає в тому, що вирощування монокристалів здійснюється безпосередньо в розплаві шляхом плавного зниження температури. При цьому початковий кристал може виникати на спеціально вводиться в розплав холодильнику (за рахунок геометричного відбору). Використовується також початковий кристал. попередньо укріплений на холодильнику (рис. 69). [C.103]
Застосовувалися нами для дослідження монокристали иа очищених солей лужногалоїдних з'єднань вирощувалися з розплаву за методом Кіропулоса. У багатьох випадках ця методика застосовувалася і для вирощування лужногалоїдних фосфорів, активованих різними домішками. Однак в тих випадках, коли температура кипіння активує з'єднання значно нижче температури кипіння підстави. отримання активованих кристалів методом Кіропулоса досить важко або навіть зовсім неможливо, так як активує домішка швидко випаровується. [C.47]
Сучасний варіант приладу для вирощування кристалів за методом Накка - Кіропулоса [64] показаний на рис. 35. Порядок вирощування наступний. Залежно від речовини температуру розплаву підтримують на 10-40 ° вище точки плавлення, що гарантує видалення всіх кристаллитов. Напівсферичний кінець металевого стержня, що охолоджується в верхній частині струмом холодної води. опускають до зіткнення з розплавом. Потім знижують температуру розплаву до початку кристалізації на стрижні. Після цього стрижень піднімають так, щоб в контакті з розплавом залишився тільки один монокристал. Зростання происхо- [c.231]
Мал. 35. Прилад для вирощування кристалів за методом Накка - Кіропулоса
Метод витягування кристалів, який застосовував Чохральського [19] для отримання довгих тонких монокристалів металів. дуже схожий на попередній. Різниця полягає в тому, що при вирощуванні кристалів методом витягування кристалізація відбувається виключно в результаті охолодження твердого речовини (температура розплаву постійна), тоді як кристалізація за методом Накка Кіропулоса йде за рахунок охолодження як розплаву, так і зародка. [C.233]
Тамман і Be і розробили інший елементарний метод вирощування монокристалів солей. заснований на отриманні дуже малої кількості центоов кристалізації в надзвичайно повільно і рівномірно охолоджується розплаві. Ця ідея була використана для отримання високоякісних монокристалів лужних галогенідів при постійній температурі. близькою (на ilO ° вище) до температури плавлення даного розплаву і при односторонньому відвід тепла за допомогою платинової трубки, вміщеній поблизу кристалічного центру. Кіропулоса "і Стокбаргера настільки вдосконалили цей метод, що їм вдавалося отримувати чудові монокристали хлористих і бромистих солей лужних металів. Придатних для оптичних, фотоелектричних і діелектричних досліджень. Пізніше на підприємствах І. Г. Фарбениндустри і Хершоу Кемікал Компані цей метод застосовувався для вирощування кристалів діаметром до 30 см при висоті [c.383]
Це рівняння справедливо для всіх процесів консервативного зростання кристалів. але їм важко користуватися, коли процес не стосується випадків нормальної кристалізації. Для подібного процесу зазвичай немає даних про частку розплаву, все ще залишається в рідкому стані до моменту затвердіння даної ділянки розплаву. Частку закристаллизовавшегося розплаву при затвердінні даної ділянки важко визначити навіть в разі нормальної кристалізації за способом Кіропулоса або при литві зливків. Рівнянням (2.24) найпростіше користуватися при вирощуванні кристалів методами Бріджмена - Стокбаргера і Чохральського, тому що тоді в процесі росту легко визначити в будь-який час частку речовини, що твердіє з простих геометричних міркувань. На фіг. 2.5 ілюструється розподіл домішки у твердій фазі при консервативної кристалізації в залежності від частки закристаллизовавшегося речовини для різних значень Кефф [16]. [C.74]
Вирощування вз розплаву. Контейнер з розплавом і запалом охолоджують так, щоб приманка завжди була холоднішою розплаву, але переохолодження на її пов-сті було невелике і запал росла без дендрітообразованія або появи паразитних кристалів. Цього досягають різними способами змінюючи т-ру нагрівача (метод Стронга -Штёбера), переміщаючи нагрівач щодо контейнера (метод Бріджмена - Стокбаргера), розміщуючи приманку иа нерухомому охлаждаемом стрижні (метод Накка), витягаючи приманку з розплаву в міру росту кристалу без обертання (метод Кіропулоса) або з обертанням (метод Чохральського). Затравки або щілини, з до-рій вьггягівают кристал, іноді додають спец. форму, вирощуючи кристали різного профілю (метод Степанова). Особливо широко поширений метод Чохральського. при к-ром приманку закріплюють на охолоджуваному стрижні, опускають в розплав, а потім витягають з розплаву при безперервному обертанні стержня. Метод використовують для пром. отримання металеві. і напівпровідникових кристалів розміром 1-50 см з регулюванням їх якості (дефектності) шляхом зміни швидкостей обертання і витя- [c.132]
Отримання різних монокристалів (металів, напівпровідників, діелектриків) шляхом разращіванія затравочного кристала в строго контрольованих умовах в порівнянні зі спонтанним крісталлообразованія переважно. Не став винятком і фторфлогопіт. З усіх вирощуваних в даний час кристалів, які використовуються у виробництві в промислових масштабах. фторфлогопіт KMgз [AlSiзOlo] F2 найбільш складний як за складом, так і за технологічними особливостями вирощування. Присутність в шихті великої кількості фторідних з'єднань. летючих при підвищених температурах. висока в'язкість фторсілікатного розплаву, здатність слюди розкладатися при нагріванні задовго до досягнення температури плавлення, досконала розщеплення мінералу - ось далеко не повний перелік труднощів, з якими доводиться стикатися при вирощуванні фторфлогопіта на приманку. Для його вирощування випробувані расплавние методи Чохральського, Кіропулоса, Степанова та інші, відкинуті раніше як безперспективні. В першу чергу тут позначається висока летючість фторідних компонентів шихти. що призводить до порушення стехіометричного складу розплаву вже в перші години синтезу. Різні варіанти складу атмосфери в кристалізаторі (відновна, інертна, окислювальна) в широкому діапазоні тисків не вносять істотних змін в процес розкладання розплаву. [C.51]
З численних образоваві1іхся на початковій стадії зародків для вирощування можна відібрати один, витягуючи кристал з розплаву і повторно вводячи його назад таким чином. щоб розплаву стосувався тільки один із зародків (метод Кіропулоса). [C.37]
Дивитися сторінки де згадується термін Кіропулоса метод вирощування кристалів. [C.253] [c.253] [c.132] Хімія недосконалих кристалів (1969) - [c.36]