разработка технологии выращивания ГРАДИЕНТНЫХ КРИСТАЛЛОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Sb1-xBix :

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та завдання досліджень і розробок, визначено наукову новизну й практичну цінність одержаних результатів. Представлено загальну структуру роботи.

Перший розділ містить літературні відомості про параметри кристалічної решітки і методів вирощування монокристалів твердих розчинів Sb-Bi, практичне їх застосування, а також інформацію про гетерогенну рівновагу та методи його розрахунку в системі сурма-вісмут.

             Елементи сурма і вісмут належать до п'ятої групи періодичної системи Д.І. Менделєєва, які кристалізуються в ромбоедричній решітці і відносяться до класу дітригонального скаленоедра. Сплави Sb-Bi утворюють безперервний ряд твердих розчинів з необмеженою розчинністю. Значна зміна параметрів кристалічної решітки в даних сплавах =5,4 % і =5,1% дозволяє використати ці сплави для одержання градієнтних кристалів та виготовлення на їхній основі рентгенівських монохроматорів. Для одержання монокристалів сплавів сурма-вісмут з однорідним розподілом компонента застосовуються наступні методи: Бріджмена, зонної перекристалізації і метод Чохральського. Монокристали із заданою зміною вмісту вісмуту по довжині злитка можна вирощувати за допомогою методів градієнтної проекції, а також за допомогою центрифуги під дією великих гравітаційних сил. Одним з перспективних методів вирощування градієнтних кристалів є метод витягування з розплаву по Чохральському з підживленням твердою фазою. Перевагами даного методу є можливості контролю і регулювання умов росту, що дозволяє змінювати склад розплаву та кристала під час росту. Відсутність контакту фронту кристалізації зі стінками контейнера під час росту знижує імовірність виникнення напруг у монокристалах. Різноманітність вирощуваних цим методом матеріалів з кожним роком збільшується, що обумовлено модернізацією й поліпшенням обладнання для вирощування монокристалів. Тому для вирощування градієнтних кристалів був обраний і вдосконалений метод Чохральського з підживленням твердою фазою. Для розробки методики одержання монокристалів сплавів Sb-Bi із заданим розподілом вісмуту уздовж злитка однією з необхідних умов є аналіз і дослідження гетерогенної рівноваги в системі Sb-Bi. Для розрахунку гетерогенної рівноваги в системі сурма-вісмут обрана модель регулярних розчинів.

Співвідношення між сполуками твердої й рідкої фаз у рівновазі визначається рівноважним коефіцієнтом розподілу. Для вирощування монокристалів Sb-Bi заданого складу необхідні значення ефективних коефіцієнтів розподілу, для розрахунку яких були розглянуті  моделі Бартона-Пріма-Сліхтера, Вільсон і Острогорського-Мюллера. При розрахунку рівноважних коефіцієнтів розподілу може бути використана діаграма стану системи сурма-вісмут по Веберу, тому що ії дані найбільш близькі до експериментальних.

Також сформульовано мету і завдання дослідження.

У другому розділі подана методика вирощування монокристалів сплавів Sb-Bi, а також методи, якими досліджуються досконалість структури і електрофізичні властивості отриманих кристалів.

Наведена розробка вузла витягування установки вирощування кристалів твердих розчинів Sb-Bi методом Чохральського, а також його технічні характеристики. Розроблено процес підготовки вихідних матеріалів, затравочних кристалів і живильних злитків. Для вирощування градієнтних кристалів твердих розчинів Sb-Bi був розроблений новий модифікований метод Чохральського з підживленням розплаву твердим вісмутом, вузол витягування якого представлено на рис. 1.

Для дослідження умов вирощування монокристалів сплавів Sb-Bi були експериментально обмірювані значення осьових градієнтів температури у твердій і рідкій фазах, що відповідають умовам вирощування монокристалів твердих розчинів сурма-вісмут з концентрацією вісмуту до 18 ат. %.

Виміри температури проводилися хромель-алюмелевими термопарами, які фіксувалися на відстані 10 мм одне від одного в кристалі й розплаві,відповідно Значення градієнтів температури в процесі вирощування монокристалів сурми з концентрацією вісмуту до 18 ат. % змінювалися в рідкій фазі від 5 до 1 К/см, а у твердій від 84 до 58 К/см.