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

_ 90 _

Несомненно, что для выяснения Механизмов влияния примесей

на роот НК корунда и для псиона новых методов управления их ростом требуется дальнеяиие исследования.

Кристаллы корунда методом окисления получают и в ввакуиро-

дела «виду монокриотал мчеокой пластинкой корунда и видной каплей алюминия на згой пластинке.

Кинетика роста НК корунда при окислении алюминия иооледо-

валаоь й работах pH5-390] (см .гл.П ), ШтереОно отметить, что вычисленная по кинетический кривым энергия активации процесса ИрйоТвидообразования оказалась во Всех работах примерно одина- MbeeH'-T? .

б) Вооотавявйтдльи о-о пиелительими методы

Вработах [316-321] опиоана методика выращивания НИ

А-МцОъЪ условиях высокотемпературного процесса восстановления

(живи алюминия до Газообразных окислов. Схема установки пока­ зана па риоЛЗ. Монокристаллический корундовый стержень диамет­ ром около 3 мм помещался в вольфрамовую трубчатую печь сопро­ тивления, череэ которую со скоростью ~ 1 ,5 л/мин пропускался

_ 91 _

Рис.13

Кристаллизационная манера для внрнщившшя ЙН корунда [3is]

I) волфраковнй Hfti’peHafewj 8) кварцевое окно; 3) оллаидайин# ко»Нi *0 корундовый отераань.

- 93

водород с точкой росы -70°С. Температура стержня поддержива­ лась равной 1900-2000°С. Образование НК наблюдалось на более

кодисперсиого порошка окиси алюминия, а за ней формировались

обычные трехмерные кристаллы. Рост ПК происходил неравномерно:

при достижении длины ~1 мм осевой рост усов замедлялся и далее

Установлено, что в интервале температур 1бОО-2СОО°С восстанов­ ление идет с заметной скоростью, а наиболее вероятными рсакци-

пррвту1>'3~ 2000°0:

и алюминием и нашли, что при равной степени переоыщения пар­

влиянием при прочих равных условиях по сравнению о восстанов­ лением углеродом увеличивался в 5-7 раз (таблица 10). Так как Давление паров Me 0 в обоих случаях почти одинаково, то

авторы связывают увеличение весового выхода НК о облегчением условий зародышеобразования усов за счет конденсации металли­ ческих капель алюминия в воне роста. Алюминий может образовы­ ваться в результате реакции диспропорционирования:

- 95 -

да при добавке окислов титана и циркония, которые могут выс­ тупать в роли дополнительного окислителя продуктов диссоци­ ации Ma0g в воне конденсации. Т>0а отдает кислород, пере­ ходя в низшие окислы при более низких температурах, чем^гО*

и опоооботвует росту усов корунда, уше при 1650~1700°0 в воне

ловиях не влияла на криоталдообравование.

Таким образом, на современном уровне исследований вооота-

новительно-окяолительные процессы отличается от процеооов контролируемого окиоления алюминия более выоокими температура­ ми, большей производительностью, но дают НК сравнительно «како­ го качеотва.

в) Хдйшдннй метдд

В1968 году был разработан иетод получения НК корунда

пластинку выооюЧистого корунда а Заполняли ее хлориотШ Во­

коруНда длинен 5-20 ыкм» Перенос окном алюминия монет оеудеВТвлииоя в дакнем олу-

чае за счет пбраткмНх химичеокях реакций THtiai

взаимодействия в зоне конденсации можно также выращивать НК

корунда [315,326-326,355-357] . На рис, Ш представлена схема

ки и тщательно дозируют. Окислы углерода служат для поддержа­

ния определенного окиолительно-восстановительного потенциала газовой омеси.

Обравование НК происходит в зоне ламинарного потока при

давлении газовой омеси от 10 до 760 мн.рт.ст. Средняя длина кристаллов составляет 1-3 мм при диаметре 1-20 мкм. Наряду с НК образуются также аморфные продукты и поликриоталлический осадок. Реакции, протекающие в этих условиях, могут быть запи­ саны общим уравнением:

Л ---

------ й ^ .

Рис.!'»

Аппаратура для выращивания кристаллов корунда [355]

с величиной A G ^ - 14,5 ккал (1800°К)

■:с -

возможность получения НК рубина, если в качестве дополнитель­ ного реагирующего вещества вводить галогенид xpoua -

[328] (таблица 10).

Кэмпбелл [3I5J изучал влияние подложек, состава и скорос­

ти газового потока, температуры и давления на кристаллообразо­ вание корунда. Он не нашел никаких подтверждений в пользу то­

выми скоростями. Если состав смеси изменяли таким образом, что увеличивалась подача газообразных продуктов в зону реакции,

рост НК на лодочках, заполненных порошком корунда, становился доминирующим. Зти наблюдения показали, что плотность зародышей играет важную роль, которую следует учитывать при определении

оптимальных условий роста НК, т .к . она влияет на лерсыщеиие и

следовательно,на морфологию кристаллов.

Получение НК корун?;а парофазным методом имеет те преиму­ щества, что облегчает регулирование и контроль состава реаги­

рующих веществ и их соотношения в газовой фазе, а также обес­

печивает возможность непрерывного производства НК на движущих­ ся подложках. Введение в ламинарный газовый поток частиц твер­ дой фазы (алюминий или корунд) в качестве затравки позволяет при соответствующих условиях,осуществлять рост НК непосредствен­ но в потоке и достигать максимальных скоростей их образования

_ 9 9 _

бромида или тетрайодида титана с кислородом в присутствии га­

лоида металла [76J . При температуре 600-800°С вырастают нити t

длиной до 5 ми и диаметром до 5 мкм. Необходимым условием яв­ ляется, чтобы кислород или заменявший его газ имели низкую точку росы. В этом случае предотвращается гидролиз галогенида титана.

Для получения НК двуокиси титана используется также сле­ дующая методика [76j . В кварцевую лодочку помещается 12 г

хлорида калия и 8 г хлорида натрия'. Компоненты перемешивались

и плавились при нагревании до 650-675°С. Затем над лодочкой пропускался воздух со скоростью 0,03 л/мин с парами тетрахло­

экстракции в лодочке оставались бесцветные прозрачные кристал­