RU1649859C - Method of thermal treating of leucosapphire articles - Google Patents
Method of thermal treating of leucosapphire articlesInfo
- Publication number
- RU1649859C RU1649859C SU894647274A SU4647274A RU1649859C RU 1649859 C RU1649859 C RU 1649859C SU 894647274 A SU894647274 A SU 894647274A SU 4647274 A SU4647274 A SU 4647274A RU 1649859 C RU1649859 C RU 1649859C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- leucosapphire
- products
- radiation
- annealing
- crystal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к обработке монокристаллов лейкосапфира и изделий из них, может быть использовано на предпри ти х Минхимпрома, Мин- электронпрома и позвол ет повысить стойкость изделий к Уй-облучению. Термообработку ведут в присутствии графита9нагрева издели до 1800- 2000°С в атмосфере природного газа при давлении 7-Ю4-2-105 Па„ Затем осуществл ют выдержку в течение мениЈ ,012Т-19,6),м, где Ј - толщина радиационно-упрочн емого сло издели из лейкосапфира, мм После изотермической выдержки снижают температуру в печи и извлекают из нее издели „ Основными показател ми повышени радиационной стойкости после отжига вл ютс относительное изменение массы отжигаемого кристалла (&т) и интенсивность наведенного поглощени (&Г) после У -облучени кристалла в течение часа светом лампы Отожженные кристаллы имеют &т 0,,0051, ,016-0,030. 1 табл„ 00 сThe invention relates to the processing of single crystals of leucosapphire and products from them, can be used at the enterprises of the Ministry of Chemical Industry, the Ministry of Electron Industry and allows to increase the resistance of the products to UV radiation. Heat treatment is carried out in the presence of graphite 9 heating the product up to 1800-2000 ° C in an atmosphere of natural gas at a pressure of 7-10-4-2-105 Pa. Then hold for a while (012T-19.6), m, where Ј is the thickness radiation-hardenable layer of a leucosapphire product, mm After isothermal exposure, reduce the temperature in the furnace and remove the products from it. “The main indicators of the increase in radiation resistance after annealing are the relative change in the mass of the annealed crystal (& amp) and the intensity of induced absorption ( & D) last e-irradiation of the crystal for one hour with lamp light. The annealed crystals have & t 0, 0051,, 016-0.030. 1 table 00 s
Description
Изобретение относитс к обработке монокристаллов лейкосапфира и изделий из них и может быть использовано на предпри ти х Минхимпрома, Минэлект- ронпрома, Минприборостроени , Мин- удобрений,The invention relates to the processing of single crystals of leucosapphire and products from them and can be used in enterprises of the Ministry of Chemical Industry, Ministry of Electronics, Ministry of Instrument Engineering, Ministry of Fertilizers
Целью изобретени вл етс повышение стойкости изделий к УЛ-облучению0The aim of the invention is to increase the resistance of products to UL radiation
Способ включает следующую, последовательность операций: нагрев изделий из лейкосапфира в присутствии графита до 1800-2000°С в среде природного га- за при давлении 7 Ю4-2 10 Па, изотермическую выдержку при этой температуре в течение времени Ј , охлаждение издели ,го комнатной температурыThe method includes the following sequence of operations: heating products from leucosapphire in the presence of graphite to 1800-2000 ° C in a natural gas environment at a pressure of 7 10-4-2 10 Pa, isothermal holding at this temperature for a time Ј, cooling of the product, room temperature temperature
(скорость охлаждени зависит от особенностей печи отжига, но не должна превышать 000 град/ч во избежание растрескивани кристаллов из-за термоупругих напр жений)„(the cooling rate depends on the characteristics of the annealing furnace, but should not exceed 000 deg / h in order to avoid cracking of crystals due to thermoelastic stresses)
Дл исключени контактного взаимодействи отжигаемые издели и графит пространственно разделены„ Глубина диффузионного распространени восстановительных процессов в объеме кристалла равна толщине радиационно-уп- рочненного сло а отжигаемого кристалла и определ етс соотношениемTo exclude contact interaction, the annealed articles and graphite are spatially separated. The depth of diffusion propagation of reduction processes in the crystal volume is equal to the thickness of the radiation-hardened layer of the annealed crystal and is determined by the ratio
(1)(1)
X Я7 ,X I7,
:О:ABOUT
$$
СОWith
;СЛ; SL
юYu
где D3 - эффективный коэффициентwhere D3 is the effective coefficient
диАфузии фронта с тг срдойазной восстановительнойdiaphusia of the front with tg srdoyaznoy recovery
реакции„reactions „
Лл изделий из лейкосапфира экспериментально установлена зависимость ВЭЈр от температуры отжига в интервале 1800-2000 С;For articles made of leucosapphire, the dependence of VEЈr on the annealing temperature in the range of 1800–2000 C was experimentally established;
DD
9q9q
1СГ6.(0,,б) (см2/с) «1(Гб(0,,6)-3,6-10 (см2/ч),1SG6. (0, b) (cm2 / s) 1 1 (GB (0, 6) -3.6-10 (cm2 / h),
(2)(2)
Из уравнений (l) и (2) получаетс окончательное выражение дл определени длительности изотермической выдержки при отжиге лейкосапфира в углеродном атмосфере при 1800-2000°ССFrom equations (l) and (2), the final expression is obtained for determining the duration of isothermal exposure during annealing of leucosapphire in a carbon atmosphere at 1800-2000 ° С
(ч) (h)
2-D2-D
44
Ј2(СМ2)Ј2 (SM2)
„()„()
(3)(3)
На практике величину о измер ют в мм. Поэтому перед расчетом времени Ј дл выполнени условий размерности измеренную в мм величину перевод т в смIn practice, o is measured in mm. Therefore, before calculating the time Ј to fulfill the dimensional conditions, the measured value in mm is converted to cm
о (мм) / 0,1 $ (см) о Тогда формула (2) приобретает видo (mm) / 0.1 $ (cm) o Then the formula (2) takes the form
fr(4) J9il:Jl.lЈЈlfr (4) J9il: Jl.lЈЈl
ИЧ 2Б ЈрТсм2/ч7 ICH 2B ЈрТcm2 / h7
где Ј в мм„where Ј in mm „
Учитыва значение Г)э,р, получаемTaking into account the value of D) e, p, we obtain
(Ч).llSfdUJcMfl...- . (Ч)(H) .llSfdUJcMfl ...-. (H)
2 -10-(0,0121-19,6). 3,6- 103(СМ2/Ч) 0,012Т-19,62-10- (0.0121-19.6). 3.6-103 (SM2 / H) 0.012T-19.6
где Ј - толщина радиационно-упрочн - емого сло изделий из лейкосапфира,where Ј is the thickness of the radiation hardened layer of leucosapphire products,
Выбор температурного интервала от жига кристаллов в соответствии с предлагаемым способом определ етс эффективностью диффузионных процессов в лейкосапфире, Установлено, что достаточно эффективно процесс вое- становлени лейкосапфира протекает при температурах выше 1750аС, однако восстановительный отжиг при предпла- вильных режимах (Тпл 2050°С) не оправдан из-за достаточно большой ве ро тности аварийного расплава отжигаемых изделийоThe choice of the temperature range from crystal annealing in accordance with the proposed method is determined by the efficiency of diffusion processes in leucosapphire. It has been established that leucosapphire recovery process is quite effective at temperatures above 1750 ° C, however, reductive annealing under pre-conditions (Tm 2050 ° C) is not justified due to the high probability of emergency melt of annealed products
Отжиг в атмосфере природного газа который в основном состоит из мета на (СН4), соответствует отжигу в углеродоводородной среде и про вл ет по отношению к монокристаллам комбинированное восстанавливающее действие о При отжиге по предлагаемому способу кроме насыщени кристалла атомами водорода в кристалле увеличиваетс содер:хание анионных вакансий , концентраци которых определ етс температурой отжигаAnnealing in the atmosphere of natural gas, which mainly consists of methane (CH4), corresponds to annealing in a hydrocarbon medium and exhibits a combined reducing effect with respect to single crystals. When annealing by the proposed method, in addition to saturating the crystal with hydrogen atoms in the crystal, the content of anionic vacancies whose concentration is determined by the annealing temperature
Наличие анионных вакансий,во-первых , исключает наличие в матрице криталла нейтральных атомов кислорода, а во-вторых, дополнительно понижает или компенсирует положительный зар д примесных ионов-переходных металлов , тем самым полностью устран причи- ны по влени наведенного оптического поглощени (HFl) при УЛ-облучени 0 Характерной особенностью высокотемThe presence of anionic vacancies, firstly, eliminates the presence of neutral oxygen atoms in the crystalline matrix, and secondly, additionally reduces or compensates for the positive charge of impurity transition metal ions, thereby completely eliminating the causes of induced optical absorption (HFl) with UL radiation 0 A characteristic feature of high
5 0 g 5 0 g
00
55
00
55
пературного (Тотж 1750°С) отжига лейкосапфира () в присутствии графита вл етс интенсивное термохимическое травление поверхности отжигаемого кристалла Этот процесс обусловлен химическими транспортными реакци ми в газовой фазе, и его интенсивность существенно зависит от давлени среды отжига„ Экспериментально установлено, что дл интервала температур 1800-2000°С ухудшение качества поверхности изделий в результате термохимического травлени не имеет места при давлении природного газа в отжигаемом пространстве более 7-104 Па0 При этом увеличение давлени среды отжига более 2-103 Па оказываетс не целесообразно , так как не сопровождаетс дополнительным положительным эффектом, однако приводит к конструктивному усложнению отжиговой камеры из-за специальных требований к оборудовё1- нию, работающему при повышенных дав- лени х0The temperature (Totzh 1750 ° С) annealing of leucosapphire () in the presence of graphite is an intense thermochemical etching of the surface of the annealed crystal. This process is caused by chemical transport reactions in the gas phase, and its intensity substantially depends on the pressure of the annealing medium. It has been experimentally established that for the temperature range 1800-2000 ° С deterioration of the surface quality of products as a result of thermochemical etching does not occur at a natural gas pressure in the annealed space of more than 7-104 Pa0 an increase in the pressure of the annealing medium of more than 2-103 Pa is not advisable, since it is not accompanied by an additional positive effect, however, it leads to a structural complication of the annealing chamber due to special requirements for equipment operating at elevated pressures x0
П р и м е РО Полированные пластины (окна дл дефекторов) из сапфира .(диаметром 25 мм, высотой 50 мм) помещают в открытый молибденовый контейнер и загружают в печь с графитовым нагревателем. Рабочее пространство печи откачивают до давлени и затем заполн ют природным газом до давлени 7-Ю4 Па„ Печь нагревают со скоростью 700 град/ч до температуры Т. В процессе подъема температуры давление в печи увеличиваетс и при достижении знамени Р стабилизируетс стравливанием избыточного количества газа в атмосферу. Длительность изотермической выдержки определ ют из вышеуказанного соотношени Например, при температуре отжига 1900°СEXAMPLE PO Polished sapphire wafers (windows for defectors) (diameter 25 mm, height 50 mm) are placed in an open molybdenum container and loaded into a furnace with a graphite heater. The furnace’s working space is evacuated to a pressure and then filled with natural gas to a pressure of 7-104 Pa. The furnace is heated at a speed of 700 deg / h to temperature T. During the temperature rise, the pressure in the furnace increases and, when banner B is reached, it is stabilized by venting excess gas in the atmosphere. The duration of isothermal exposure is determined from the above ratio. For example, at an annealing temperature of 1900 ° C
о . ЛА ьШ т ,25 шabout . LA L T, 25 W
0,0121-19,5 3,20.0121-19.5 3.2
- 2,5 (ч).- 2.5 (h).
После изотермической выдержки температуру в печи снижают со скоростью 700 град/ч и после полного осты вани печи издели извлекают из печиAfter isothermal exposure, the temperature in the furnace is reduced at a speed of 700 deg / h and after the furnace has completely cooled down, the products are removed from the furnace
Дл контрол эффективности повышени радиационной стойкости регистрируют относительное изменение массы отжигаемого кристаллаTo control the effectiveness of increasing radiation resistance, a relative change in the mass of the annealed crystal is recorded.
Ј- (т- - лО/тЈ- (t- - lO / t
тt
« "
где т- - масса кристалла после отжига;where t - is the mass of the crystal after annealing;
mft - масса кристалла до отжига, а также интенсивность наведенного поглощени (&D) после УФ-облучени кристалла в течение часа светом лампы ПРК-4.mft is the mass of the crystal before annealing, as well as the intensity of the induced absorption (& D) after UV irradiation of the crystal for one hour with a PRK-4 lamp.
Режимы термообработки и полученные результаты представлены в таблице оHeat treatment modes and the results are presented in the table on
После сравнени результатов отжига основными показател ми вл ютс il) и Јт о Как видно из таблицы, оптимальными вл ютс режимы, описанные в примерах 2-, 7, 80 Снижение температуры отжига до 1750°С (пример 1) или уменьшение длительности изотермической выдержки (пример 10) соответствует недостаточному радиа5 After comparing the annealing results, the main indicators are il) and о о. As can be seen from the table, the optimal modes are those described in examples 2-, 7, 80. Reducing the annealing temperature to 1750 ° C (example 1) or reducing the duration of isothermal exposure ( example 10) corresponds to insufficient radio5
00
ционному упрочнению отжигаемого издели . Применение длительности изотермической выдержки больше предлагаемой е (пример 11) малоэффективно и сопровождаетс увеличением изменени массы отжигаемого кристалла (Јт) Уменьшение давлени отжига до 2-10 Па (пример 6) приводит к ббра- Q зованию дефектов на поверхности отжигаемых изделий, а увеличение давлени выше 2-10s (пример 9) неэффективно, так как сопровождаетс увеличением интенсивности наведенного поглощени (сравни с примерами 2-1, 7, 8) „hardening annealed product. The use of the duration of isothermal exposure longer than the proposed e (example 11) is ineffective and is accompanied by an increase in the change in the mass of the annealed crystal (Јт). A decrease in the annealing pressure to 2–10 Pa (example 6) leads to the broaching of defects on the surface of the annealed products, and the increase in pressure is higher 2-10s (example 9) is inefficient, as it is accompanied by an increase in the intensity of induced absorption (compare with examples 2-1, 7, 8)
Таким образом, режимы, ограниченные пределами, оговоренными в предлагаемом способе (примеры 2-1, 7, 8), обеспечивают оптическую стойкость лейкосапфира к УФ-облучению выше, чем у способа-прототипа, в среднем чем на Thus, the modes limited by the limits specified in the proposed method (examples 2-1, 7, 8), provide the optical resistance of leucosapphire to UV radiation is higher than that of the prototype method, on average, than
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894647274A RU1649859C (en) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | Method of thermal treating of leucosapphire articles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894647274A RU1649859C (en) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | Method of thermal treating of leucosapphire articles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1649859C true RU1649859C (en) | 1993-04-23 |
Family
ID=21427274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894647274A RU1649859C (en) | 1989-02-06 | 1989-02-06 | Method of thermal treating of leucosapphire articles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1649859C (en) |
-
1989
- 1989-02-06 RU SU894647274A patent/RU1649859C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
I.Kvapil et Colour Centre Formation in Corundum doped with Divalent ions, Kristall und Technik. 1973, v. № 1-3, p,247-251. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4409260A (en) | Process for low-temperature surface layer oxidation of a semiconductor substrate | |
US4793871A (en) | Method of improving surface wear qualities of metal components | |
US9546434B2 (en) | High-temperature process improvements using helium under regulated pressure | |
US4879259A (en) | Rapid thermal annealing of gallium arsenide with trimethyl arsenic overpressure | |
US5279973A (en) | Rapid thermal annealing for semiconductor substrate by using incoherent light | |
Ito et al. | Plasma‐enhanced thermal nitridation of silicon | |
TW563174B (en) | Method for heat treatment of silicon wafer and silicon wafer heat-treated by the method | |
JPH1012563A (en) | Member for heat treatment of high-purity cvd-sic semiconductor and its manufacture | |
US4152182A (en) | Process for producing electronic grade aluminum nitride films utilizing the reduction of aluminum oxide | |
RU1649859C (en) | Method of thermal treating of leucosapphire articles | |
JPH062637B2 (en) | Single crystal pulling device | |
KR950004387A (en) | Deposition and Oxidation Methods of High Capacity Semiconductor Dopants | |
US3305313A (en) | Method of producing gallium phosphide in crystalline form | |
JPS60239400A (en) | Annealing method for compound semiconductors | |
US3455729A (en) | Silicon nitride | |
KR900004489B1 (en) | Method of producing aluminum nitride powder | |
JPH0648716A (en) | Method for removing defect of diamond | |
JPH1059800A (en) | Heat treatment method for ZnSe crystal | |
JPS603124A (en) | Annealing method for compound semiconductors | |
RU2031476C1 (en) | Process of formation of layer of silicon carbide on silicon substrate | |
JPS6271221A (en) | Annealing method for GaAs semiconductor wafers | |
SU971913A1 (en) | Process for gaseous alitizing | |
SU1527317A1 (en) | Method of high-temperature carburizing of steel articles | |
JP3509405B2 (en) | Improvement of furnace atmosphere in continuous heat treatment furnace for steel strip | |
RU2344510C2 (en) | Production method of tin-doped indium phosphide monocrystals |