Вытягивание кристаллов из расплавов

 

Очистка металла может производиться путем вытягивания монокристалла из расплава по Чохральскому. При этом способе кристаллизация металла происходит на затравке, вращающейся вокруг оси (рис. 6.5).

 

 

В процессе вытягивания цилиндрического монокристалла примеси перераспределяются между твердой и жидкой фазами.

 

Реальный (эффективный) коэффициент распределенияК_эфф. примеси является функцией равновесного коэффициента распределения К, скорости движения фронта кристаллизации V, толщины диффузионного слоя δ и коэффициента диффузии D примеси в диффузионном слое:

 

 

где -(Vδ/D) – приведенная скорость роста.

 

Эффективный коэффициент распределения (К_эфф.) учитывает кинетические факторы, т.е. распределение происходит в неравновесных условиях.

 

Изменяя условия кристаллизации, а именно: скорость движения фронта кристаллизации за счет изменения скорости движения индуктора и других устройств, толщину диффузионного слоя за счет более интенсивного перемешивания жидкой фазы, можно изменять К_эфф в пределах от К до 1. Наилучшие результаты очистки будут получены при условии, если К_эфф будет приближаться к равновесному коэффициенту распределения К. При К_эфф = 1 очистка металла не происходит.