Моделювання температурних полів в ростовому об’ємі комірки високого тиску шестипуансонного АВТ при вирощуванні кристалів алмазу методом Т-градієнта

Abstract

На основі методу скінченних елементів розроблено комп’ютерну модель для визначення теплового стану шестипуансонного апарата високого тиску з коміркою високого тиску для вирощування структурно досконалих монокристалів алмазу. Проведено розрахунки температурних полів в комірці високого тиску при вирощуванні монокристалів алмазу в залежності від значень зовнішнього і внутрішнього діаметрів графітового струмовідводу, що дозволяє змінювати температуру в характерних точках комірки високого тиску на 20–110 °С, горизонтальний та вертикальний перепади температури в ростовому об’ємі на 3–18 °С і градієнти температури в ньому на 0,17–2,0 град/мм. На основі розрахунків температурних полів проведено експерименти і отримано монокристали алмазу розміром до 5 мм. Якість кристалів залежить від місцезнаходження в ростовому об’ємі і відповідає розрахунковим даним.

На основе метода конечных элементов разработана компьютерная модель для определения теплового состояния шестипуансонного АВД с ячейкой высокого давления, используемой для выращивания структурно совершенных монокристаллов алмаза. Проведены расчеты температурных полей в камере высокого давления при выращивании монокристаллов алмаза в зависимости от значений внешнего и внутреннего диаметров графитового токоподвода, что позволяет изменять температуру в характерных точках камеры высокого давления на 20–110 °С, горизонтальный и вертикальные перепады температуры в ростовом объеме на 3–18 °С и градиенты температуры в нем на 0,17–2 град/мм. На основе рассчитанных температурных полей проведены эксперименты и получены монокристаллы алмаза размером до 5 мм. Качество кристаллов зависит от местоположения в ростовом объеме и соответствует расчетным данным.

A FEM computer model for determining the thermal state of a six-punch HPA with a growth volume used for the growing of structurally perfect diamond single crystals has been developed. Temperature fields in a high-pressure cell during growing single crystals of diamond were studied, depending on the values of the external and internal diameters of the graphite current lead, which makes it possible to vary the temperature at the characteristic points of the high-pressure cell by 20–110 °C, horizontal and vertical temperature drops in the growth volume by 3–18 °C and temperature gradients in it by 0.17–2 deg/mm. The experiments on the diamond single crystal growth on the basis of the temperature field calculations were carried out and diamond monocrystals up to 5 mm in size were obtained. The quality of the crystals, depending on the location in the growth volume, corresponds to the calculated data.