Розрахунок розподілу температури при НРНТ-вирощуванні монокристалів алмазу в комірках з двома ростовими шарами

Abstract

Методом скінченних елементів виконано розрахунки розподілу температур в ростових комірках АВТ типу “тороїд” ТС40. Проведено експериментальні дослідження процесу вирощування монокристалів алмазу типу ІІа у комірках високого тиску з двома ростовими шарами. Показано, що при використанні матеріалів комірки з відповідними властивостями та визначеній конфігурації системи резистивного нагріву градієнти температур складають 5,4–5,6 °С/мм, швидкість росту – 2,46 мг/год. Загальна маса одержаних структурно досконалих монокристалів алмазу типу ІІа у верхньому та нижньому ростових шарах складає 1,18 та 1,13 карат відповідно, вміст азоту – 1–3 ppm для усіх вирощених кристалів.

Calculation of temperature distribution in the growth cells of high pressure apparatus type “toroid” ТС40 was held with using finite element method. Experimental study of the process of growing single diamond crystals type IIa in high pressure was held with using two growth layers. It was shown that for the growing cell that was fabricated with using materials of appropriate properties and imposing a system configuration of resistive heating, the temperature gradients were been 5.4 and 5.6 °C/mm, the rate of growth of 2.46 mg/hour. Total mass of structurally perfect single diamond crystals of type IIa, that were obtained, in the upper and lower layers of growth cell were 1.18 and 1.13 ct, in accordance with a nitrogen content of 1–3 ppm in all of diamond crystals.

Методом конечных элементов проведены расчеты распределения температур в ростовых ячейки АВД типа “тороид” ТС40. Проведены экспериментальные исследования процесса выращивания монокристаллов алмаза типа IIa в ячейках высокого давления с двумя ростовыми слоями. Показано, что при использовании материалов ячейки с соответствующими свойствами и определенной системой резистивного нагрева градиенты температур составляют 5,4–5,6 °С/мм, скорость роста – 2,46 мг/ч. Общая маса полученных структурно совершенных монокристаллов алмаза типа ІІа в верхнем и нижнем ростовых слоях составляет 1,18 і 1,13 карат соответственно, содержание азота – 1–3 ppm во всех полученных кристаллах.