Спосіб отримання монокристалів cdga2se4 розчин-розплавним методом

Спосіб отримання монокристалів CdGa2Se4 з розчину-розплаву, що включає складання шихти із елементарних компонентів Cd, Ga, Se, Sn, Bi, синтез сплаву, кристалізацію, відпал та охолодження до кімнатної температури за методом БріджменаСтокбаргера, який відрізняється тим, що склад шихти вибирають з поля первинної кристалізації низькотемпературної модифікації тетрарної сполу 3 охолодження до кімнатної температури за методом Бріджмена-Стокбаргера. Склад шихти вибирають з поля первинної кристалізації низькотемпературної модифікації тетрарної сполуки в системі CdGa2Se4-Sb2Se3, що нижче фазового перетворення і складає близько 50мол.% Sb2Se3 і 50мол.% CdGa2Se4. Попередньо проводять синтез сплаву при 1273К протягом 6год., його подрібнення до порошкоподібного стану, перевантаження шихти в ростову ампулу, отримання з неї гомогенного розплаву при 1260К, кристалізацію частини розплаву і витримування його протягом 100год. для одержання затравки кристала, оплавлення початку затравки, нарощування монокристала на затравку при градієнті температур в області кристалізації 2-3К/мм, при температурах верхньої та нижньої зони 1273К та 870-900К відповідно, швидкості росту - 4-6мм/добу, ізотемпературному відпалі протягом 100 год., швидкості охолодження до кімнатної температури 5К/год. [Пат. №43929 України, С30В 11/00(2009.09). Опубл. 10.09.2009; Бюл. №17, 2009p.] Недоліком запропонованого способу є отримання монокристалів із дещо вищим коефіцієнтом поглинання в області прозорості (40-63см1). Завданням, на вирішення якого спрямована корисна модель, що пропонується, є отримання великих досконалих монокристалів CdGa2Se4. Поставлене завдання вирішується таким чином. У відомому способі отримання монокристалів CdGa2Se4, що включає складання шихти із елементарних компонентів Cd, Ge, Se, Ві, синтез сплаву, кристалізацію, відпал та охолодження до кімнатної температури за методом Бріджмена-Стокбаргера, згідно з корисною моделлю, що заявляється, склад шихти вибирають з поля первинної кристалізації низькотемпературної модифікації тетрарної сполуки в системі CdGa2Se4-Bi2Se3, що дещо нижче фазового перетворення, вводячи до складу шихти 43-45мол.% Bi2Se3 і 55-57мол.% CdGa2Se4, попередньо проводять синтез сплаву при 12701280К протягом 4-6 год., подрібнення сплаву до порошкоподібного стану, перевантаження шихти в ростову ампулу, отримання з неї гомогенного розплаву при 1160-1180К, кристалізацію частини розплаву і витримування його протягом 90-110год. для одержання затравки кристала, оплавлення 23мм затравки, нарощування монокристала на затравку при градієнті температур в області кристалізації 4-6К/мм, при температурі зони росту та зони відпалу 1180-1220К та 860-880К відповідно, швидкості росту - 4-6мм/добу, ізотемпературному відпалі при 860-870 К протягом 90-110год., швидкості охолодження до кімнатної температури 45К/год. Таким чином, в порівнянні з прототипом, використання в способі, що заявляється, нестехіометричного складу шихти, що відповідає області первинної кристалізації НТ-модифікації CdGa2Se4 в системі CdGa2Se4-Bi2Se3 і становить 55-57мол.% CdGa2Se4 та 43-45мол.% Bi2Se3, температурі зони росту та зони відпалу 1180-1220К та 860-880К, швидкості кристалізації не вище 6мм/добу, градієнта температур в зоні кристалізації 4-6К/мм дає 54444 4 можливість вирощувати великі досконалі (довжиною до 25мм, діаметром до 18мм) монокристали CdGa2Se4. Фазові рівноваги на перерізі CdGa2Se4-Bi2Se3 подані у діаграмі (Фіг.1). Система є квазібінарною, евтектичного типу. Ліквідує складається із трьох полів первинної кристалізації фаз: високо- (ВТ) та низькотемпературної (НТ) модифікацій CdGa2Se4 та Bi2Se3. Координати евтектичної точки 86мол.% Bi2Se3 та 14мол.%, 929К. При 1092К має місце нонваріантна горизонталь, що розділяє поля первинної кристалізації ВТ- та НТ-модифікацій CdGa2Se4 Тверді розчини на основі компонентів перерізів є меншими 2мол.%. Додавання Bi2Se3 значно понижує температуру плавлення проміжних сплавів, що є причиною наявності на ній поля первинної кристалізації НТ-модифікації тернарної сполуки. Це, в свою чергу, може бути використане для одержання монокристалів HT-CdGa2Se4 обминаючи фазове перетворення тернарної сполуки. В даному способі кристали кадмій селеногалату вирощують із розплавів, збагачених Bi2Se3, тобто вибирають склад із області первинної кристалізації НТ-модифікації CdGa2Se4 в системі CdGa2Se4- Bi2Se3 (до складу шихти вводять до 45мол.% Bi2Se3). Якщо склад шихти буде стехіометричним, то внаслідок фазового перетворення в CdGa2Se4 відбудеться розтріскування кристалів і отримання полікристалічних зразків. Застосування швидкості кристалізації меншої 4 мм/доба приведе до збільшення часу вирощування, а більшої 6мм/добу- до отримання полікристалічної булі та розтріскування зразків. Якщо градієнт температур в зоні кристалізації менший 4К/мм, то проходить недостатнє дифузійне перемішування розплаву, а при більшому 6К/мм можливе утворення полікристалів. Спосіб отримання монокристалів CdGa2Se4 ілюструється на такому прикладі проведення технології його отримання. Складали шихту із елементарних компонентів Cd, Ga, Se, Sn, Bi складу 55мол.% CdGa2Se4 та 45мол.% Bi2Se3. Синтез проводили в однотемпературній печі шахтного типу при температурі 1273К протягом 6год. Синтезований сплав подрібнювали до порошкоподібного стану, засипали в графітизований кварцовий контейнер із конусоподібним дном, який вакуумували, перепаювали і розміщували у виведеній на режим росту двозонній печі із сталим температурним профілем. Шихту розплавляли, гомогенізували при 1160К, ампулу переміщували в сторону низьких температур, закристалізовували 4-5мм розплаву, рекристалізували його протягом 100год., оплавляли 2-3мм затравки, нарощували на неї монокристал при температурах зони росту та зони відпалу 1180-1220К та 860-880К відповідно; градієнті температур на фронті кристалізації - 4-6К/мм; швидкості росту - 4-6мм/добу. відпалювали при 870К протягом 100год., охолоджували до кімнатної температури із швидкістю 5К/год. Одержана буля складалася із двох частин: нижня - монокристал CdGa2Se4, верхня евтектика HTCdGa2Se4+Bi2Se3. (див. Фіг.). 5 54444 Таким чином, завдяки використанню Bi2Se3 як розчинника, отримані великі досконалі кристали сполуки CdGa2Se4, що володіє фазовим перехо Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 дом, наявність якого утруднює одержання її монокристалів із стехіометричного складу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601