Спосіб одержання монокристалів гамма-твердих розчинів, що утворюються у четверній взаємній системі cuin, cuga, cd ii s, se

Реферат: Спосіб одержання з розплаву монокристалів гамма-твердих розчинів, що утворюються у четверній взаємній системі CuIn, CuGa, Cd || S, Se, включає компонування шихти з простих речовин (міді, кадмію, галію, індію, сірки та селену), синтез, кристалізацію, відпал та охолодження до кімнатної температури з використанням горизонтального варіанта методу Бріджмена. Одержання монокристалів проводять у два етапи, при цьому на першому етапі проводять попередній синтез у полум'ї киснево-газового пальника для зв'язування компонентів та гомогенізацію розплаву при 1450-1500 K, обертаючи контейнери протягом 3-5 год., а на другому етапі здійснюють вирощування монокристалів із розплаву зі швидкістю переміщення ампули з розплавом із високотемпературної у низькотемпературну зону 0,5-1 мм/год., при температурному градієнті 1-4 K/мм, крім того довготривалий відпал проводять при 670-870 K протягом 300-500 год., після чого монокристали охолоджують до кімнатної температури зі швидкістю 100-150 K/добу. UA 111910 U (12) UA 111910 U UA 111910 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі техніки вирощування досконалих кристалів твердих I III VI розчинів на основі напівпровідникових сполук A B X 2, а саме - до технології вирощування однорідних напівпровідникових кристалів гамма-твердих розчинів зі структурою сфалериту, що утворюються у четверній взаємній системі CuIn, CuGa, Cd || S, Se. Для даного процесу вирощування важливим є врахування особливостей фазових рівноваг у четверній взаємній системі CuIn, CuGa, Cd || S, Se. У цій системі при 870 К встановлено існування трьох областей твердих розчинів: α-твердих розчинів на основі НТ-модифікацій тернарних сполук зі структурою халькопіриту, β-твердих розчинів на основі кадмій халькогенідів зі структурою вюрциту та γ-твердих розчинів зі структурою сфалериту на основі ВТ-модифікацій СuInSе2 і CuInS2, стабілізованих кадмій халькогенідами до температури відпалу, та фази CuCd2GaSe4. Так фазові рівноваги у четверній взаємній системі CuIn, CuGa, Cd || S, Se проілюстровані на фіг. 1, що додається. Вихідні склади для росту монокристалів з області гомогенності гамма-твердих розчинів вибирали по перерізах "CuIn0,75Ga0,25Se2" - 2CdS та "CuCdInSSe2" - "CuCdGaSSe2" (склади кристалів нанесені на концентраційний трикутник). На фіг. 2 наведено ізотермічний переріз системи CuGaSe2-CuInSe2-2CdS при 870 К. Політермічний переріз "CuIn0,75Ga0,25Se2" - 2CdS наведено на фіг. 3. При 870 К область гомогенності гамматвердих розчинів знаходиться в концентраційному інтервалі 23-47 мол. % 2CdS. У цьому інтервалі ліквідус і солідус перерізу представлені лініями початку і завершення первинної кристалізації бета-твердих розчинів на основі кадмій сульфіду зі структурою вюрциту. Гамматверді розчини утворюються внаслідок розкладу бета-твердих розчинів нижче лінії солідуса, що ускладнює можливість вирощування монокристалів гамма-твердих розчинів. Відомий спосіб вирощування монокристалів твердих розчинів на основі CuInSe2 методом хімічних транспортних реакцій [S.V. Bodnar, A.P. Bologa, В.V. Korzun. Phase diagram and single crystal growth of the CuInSe2xS2(1-x) solid solutions. // Kristall und Technik, 1980. - V. 15, № 11], що 3 включає використання йоду, як агента транспорту, концентрація якого є в межах 5-8 мг/см , використання суміші потрійних сполук CuInS2 та CuInSe2 як вихідних матеріалів для формування твердих розчинів; при цьому для вирощування кристалів використовують графітизовані кварцові ампули внутрішнім діаметром 18-22 мм та довжиною 170-180 мм, які, попередньо вакуумувавши та запаявши, поміщають у горизонтальну двозонну піч та підтримують такий режим: температура в реакційній зоні, де знаходиться наважка вихідних речовин, встановлюється в межах 920-780 °C, а в зоні кристалізації - 860-700 °C. Недоліком такого способу є те, що в результаті отримують кристали малих розмірів. Найближчим аналогом до запропонованої корисної моделі є спосіб вирощування монокристалів твердих розчинів (CuInSe2)x(2ZnSe)1-x в концентраційному інтервалі 0,5≤х