книги из ГПНТБ / Аммер, С. А. Нитевидные кристаллы (получение, механизмы и кинетика роста) учеб. пособие

- 60 -

Рис.8

Блок-схема установки для выращивания НК корунда

2)печь с силитовыии нагревателями;

2)трансформатор PH0-250-I0; 3) термопара;

*0 потенциометр ПСР-1-0Э; 5) керамическая трубка;

б) лодочка; 7) съемные фланцы; 3) кварцевое окно для наблюдений ; 9) телескопическая система для

- 8 1 -

Это свидетельствует о важной роли последнего в рассматриваемых процессах. г

Известно, что SiQ0 , а также силикаты могут восстанавли­ ваться водородом при высоких температурах о образованием значи­ тельного количества моноокиси кремния согласно уравнению:

(j) * Heir) = S^ Q,->v HttO(r) ^I5 )

Двуокись кремния входит в состав форфора лодочек и трубок,

йоноокиоь в заметном количестве присутствует в газовой фазе

имодействия жидкого алюминия с двуокиоью [41] или о моноокисью

сового выхода корунда - реакции (16-17). Термодинамический ана­

лиз 1335] реакции, возможных в системе ,

-8 2

P n c .t Вдияни* на весовой выход кристаллов корунда

подтверждает предлагаемый химиям процесса образования корун­

да, а теоретические распеты весового выхода кржзталлоз хоро-

ио совпадают с вкопериментальними. Влияние двуокиси кремния иа увеличение выхода НК корунда отмечалось и другими иоследо.

вателяии [336,340,341,344] .

Кристаллы, выращенные в корундовой и фарфоровой керами­

ках, раяличаютоя и по химическому составу. В соответствии о реакциями (16,17) в НК, полученных в фарфоровых лодочках и трубках, должен содержаться кремний. И действительно он был

обнаружен в НК в количестве от 2 [338] до 6-8$ [342] . Уста­ новлено также наличие в кристаллах до 1$ [335] .

Улучшение условий роста НК корунда при наличии

в соотаве керамики отмечается также Грибковым [31б] . Иссле­

лением большого количества кремния в зоне роста: ~ЗС$ от

- 84 -

-©—О

Рис.Ю Конденсат S iО* на поверхности и включения его в НК корунде.

- 85

Общего весового выхода НК. Такого количества кремния в кон­

денсате на самом деле не наблюдалось. Кроме того, введение кварца в состав шихты не интенсифицировало роста усов. На основании этого предполагается, что двуокись кремния только

в том случае способствует образованию окиси алюминия в виде

ф м л - ' Х М , , * 6 S i ( И )

Образовавшийся кремний, взаимодействуя с алюминием, создает,

возможно, условия для роста усов по ПК - механизму (см.

инертной среде роста усов корунда не происходит. Кроме того рост кристаллов корунда всегда сопровождается выделением

твердой фазы S i O a > которая конденсируется в реакционной камере и на кристаллах (ри с.10) и может быть продуктом окис­

ления кремния, образующегося по реакции (16) или (J7) (см.

также работы (336,34?]).

Совместным окислением алюминия и хрома можно получать НК рубина (таблица 10 [317]). Содержание в них хрома дости­ гало 4$.

Весьма интересной представляется возможность ускорения

- 66 -

Рис,11 Распределение кристаллов «о поиерачиому СоЧСИНО лодочек.

роста НК корунде о поиоадьв различных добавок к исходному еиш-

мкнию (тadлина 12).

Таблица 12.

Влияние добавок на образование усов

87 -

Наилучняе результаты дае? введение s m t y металличео-

кого титана в количестве,соответствующем отвхиэмвтркчввкому

[эь1\ такие, ЧТО НЙ корунда, обладающие высокими механичес­

кими 0B0вотвами, могут образовываться врм пропускании влажно­ го водорода над онеоыз Глииоеема и металлического алюминия при температуре 1200-1925°3, когда в ник присутствует окиолн

кремния, титана, теллура» хрома, кобальте или циркония. Вве­

рунда в чистых условиях обменялась Тем, что верна алюмини­

евого порошка покрыты окионоя пленкой, которая вкранкрует

да в чистой корундовой керамике при добавлении в шихту к алюминию чистого титана, он допуокаеТ, что мевее чистый титан может содержать Некоторое иоличеотво хлора, что м - дет способствовать транспорту алюминия в виде галогена,

- 88 -

Наиболее хорошие результаты были подучены при добавлении к шихте сульфата натрия, Введение его в количестве 12-15# (таблица 13) приводит к увеличение более, чей в 100 раз (по сравнение о использование»! чистого алюминия), количества НК длиной до 20 ми и примерно одинаковых поперечных размеров

~ 10-13 ыкм. Наряду о НК на стенках лодочки и реакционной трубки образуется больное количество пуха ив тонких ( О.Зыкы)

нитей, которые при выдерииах-«1,3-2 час образуют своеобраз­ ную шапку над лодочной (рио.11), Выход Н£ достигает 90% от

веоа Походной шихты, более чем в 10 раз сокращается время их ростаj

Хорошие результаты дает введение в шихту буры. При со-

двршаыши ее весовой выход Ш составлял 10-15% (таблица 13).

Введение оульфатов калия и лития, гидросульфата калия таксе способствовало формированию совершенных усов, но в меньшем количестве. Не степени активности влияния на рост НК указан­

ные вемеотва иовво расположить в следующий ряд

>Ыа^Ог>£«50, >сйьйо, >сии\ >и so,

Ш я яолмкриоталлн характерным образом располокились по попе­ речному сечеясо реакционной зоны (рио .П б ). НК растут на верхмая частях стен и лодочки в области 3, подикристаллы в обдал** 2 над в и т а я I . В области 4 растет пух. При уменьше­ ния количества яоходноя шихты указанные области омецаются вниз а» уем яо-ярвхыему раотут отдельно от поликристаллов [331] .

Во яоей видимости, вто связано с различный пересыщением газовой оредн, требуемым для зарохдения поликристаллов и НК,

млв с рмлачяем иехаивзмоя ях образования.