Основные принципы

Схема способа D-Web представлена на рис. 5.1. Суть его состоит во введении в соприкосновение с расплавом дендритной затравки 1, которая при создании соответствующих тепловых условий разрастается вбок по поверхности, образуя "кристалл-бутон" 2 (он вытянут в направ­лении [011] и ограничен плоскостями (111)). При вытягивании затрав­ки вверх дендриты 3 прорастают в расплав в направлении [21 1]. Лен­точная часть кристалла 4 формируется при кристаллизации жидкой пленки, поддерживаемой "кристаллом-бутоном" и граничными дендри­тами. Рост дендритов в глубь расплава обусловлен его локальным пе­реохлаждением (см. рис. 5.2). Опорные дендриты растут по механизму роста дендритов алмазоподобных фаз, а собственно лента — по меха­низму роста ограненных или неограненных монокристаллов [3]. При этом междендритная лента может как содержать, так и не содержать плоскости двойникования. Обычно имеются две или более двойнико­вые плоскости, параллельные грани (111) кристалла.

Фронт кристаллизации, как видно на рис. 5.1, не плоский: опорные дендриты погружены в расплав, тогда как лента находится в области мениска. Отличительная особенность дендритной кристаллизации дос­таточно чистого материала от остальных способов — уменьшение тем­пературного градиента в середине фронта кристаллизации, что практи­чески означает переохлаждение части расплава, из которой проводится выращивание дендритов.

Создание нужного теплового поля в расплаве является одной из главных задач при выращивании лент способом D-Web. Один из спо­собов — применение терморадиационных экранов специальной конфи­гурации, создающих распределение температуры вдоль ширины выра­щиваемой ленты (рис. 5.2). На графике наименьшая температура отме­чается у осей роста опорных дендритов.

Получение широких междендритных лент является сложной зада­чей из-за влияния естественной конвекции в расплаве. Для ее решения необходимо уменьшать градиент температуры в объеме расплава и ло­кально управлять температурой поверхности расплава у фронта кри­сталлизации (как на рис. 5.2).