Получение нитевидных монокристаллов

Метод кристаллизации из газовой фазы (сублимация — кристаллизация) применяется для получения тонких пленок и нитевидных кристаллов — усов.

Промышленно выращивают нитевидные кристаллы тугоплавких соединений (карбидов типа В₄С, SiC, оксидов типа Аl₂О₃; SiО₂), которые применяют в качестве упрочняющих элементов в композиционных материалах.

Схема получения металлических усов в лабораторных условиях: в вакуумированную капсулу помещают порошок исходного материала и нагревают до температуры сублимации. Образовавшийся в результате пар поступает в холодную зону капсулы и конденсируется на стенках в виде усов. Иногда пары транспортируются газом-носителем: аргоном, азотом или воздухом, если материал не окисляется. Кристаллография нитевидных кристаллов довольно однообразна — ось дендритного роста совпадает с осью кристалла.

Получение вольфрамовых монокристаллических пленок кристаллизацией из газовой фазы осуществляют методом химических транспортных реакций в газофазной системе вольфрам-хлор.

В качестве подложек используются монокристаллические листы молибдена с плоскостью прокатки {100}, {110}, (111).

Исходным сырьем в процессах осаждения служат диски из фторидного вольфрама. Транспортирующим реагентом является гексахлорид вольфрама.

Выбор конструкции и материалов реакционной аппаратуры определялся геометрией подложек, химической активностью газовой среды и рабочими температурами процесса.

Конструкция состоит из кварцевой колбы с испарителем и молибденового технологического реактора, которые образуют разборный реакционный аппарат. Внутри аппарата расположены подложка и исходное вольфрамовое сырье. Герметизация реакционного аппарата осуществляется уплотнением из вольфрамового порошка. Испаритель, в который загружается порошок гексахлорида вольфрама, снабжен шлифом, обеспечивающим откачку реакционного объема. Разогрев подложки осуществляется с помощью вольфрамового пруткового нагревателя, разогрев сырья — излучением от подложки. После монтажа реакционный аппарат крепится на технологическом фланце вакуумной установки [1].