Получение радиоматериалов высокой степени чистоты методом зонной плавки

Цель: Провести выращивание монокристалла с одновременной очисткой материала от примеси. Получить «экспериментальные» кривые распределения примеси вдоль выращенного кристалла при постоянном коэффициенте распределения примеси между кристаллом и расплавом и трех значениях ширины расплавленной зоны (b = 0.02; b = 0.1; b = 0.2). Определить коэффициент распределения примеси между двумя фазами k. Рассчитать теоретические распределения примеси вдоль монокристаллов и сравнить их с «экспериментальными» распределениями. Определить усредненную концентрацию примеси в очищенном образце. Рассчитать степень очистки η при различных значениях b, сравнить степень очистки методом зонной плавки со степенью очистки методом направленной кристаллизации.

Ход работы Используя программу, мы экспериментально получаем данные распределения примеси вдоль выращенного кристалла при различной ширине расплавленной зоны. Данные заносим в таблицу № 1. (С0 = 1,0006)

Определяем значение коэффициента распределения примеси между твердой и жидкой фазами.

Строим график № 2 зависимости ln (С0 — Ck) от Х Определяем tg угла наклона линий по формуле 32.

tg α = ∆ ln (С0 — Ck) / ∆ х = -k/b

Определяем k по формуле 33

k = -b * ∆ ln (С0 — Ck) / ∆ х

«Отрезав» правую часть монокристалла, равную ширине зоны, рассчитываем усредненную концентрацию примеси после очистки по формуле 34.

Ck = C0 {1 — (1 — k) b (1 — b) k [1 — e -k (1 — b)/b]}

Определяем степень очистки образца зонной плавки по формуле:

η = С0 / Сk

На графике № 1 строим распределение примеси, полученное методом направленной кристаллизации при k = 0,029

Ck = kС0 (1 — x) k-1