Способ термообработки монокристаллов

 

СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ МОНО,КРИСТАЛЛОВ , включающий отжиг в насьнденных парах с последующим охлаж- . дением, отличающийся тем, что, с целью увеличения интенсивности экситонной люминесценции монокристаллов йодида меди, отжиг ведут при 250-300с в насы|щенных парах йодида с последующим охлаждением со скоростью 30-60 град/ч. 5 . .е

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

È9) (11) 3151) Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРытий.(21) 3423065/23-26 (22) 12.04.82 (46) 23.11.83а Вюл. Р 43 (72) В.A.Никитенко, С.Г.Стоюхин, В.И.Пополитов и Ю.М.Мининзон (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт кристаллографии им. A.Â.|IIóáíèêîâà (53) 621 ° 315.592(088.8) (56) 1, Chong In Iu.et а1i Emision

of CuI of highclensity excitation.Т.Phys Яос.Jape 1972 v ° 32 p ° 1671.

2. Йикитенко В.А. H др. Усиленйй ультрафиолетовой люминесценции мо нокристаллов окиси цинка;" "Известия

ВУЗоФ,: Физика", 1975, М 2 с.46-49.. (54) (57) СПОСОБ ТЕРМООБРАБОТКИ NOH0

КРИСТАЛЛОВ, включающий отжиГ в насыщенных парах с последующим охлаж.дением, отличающийся ,тем, что, с целью увеличения ин- тенсивности экситонной люминесценции монокристаллов йодида меди, отжиг ведут при 250-300 С в насыо щенных парах йодида с последующим охлаждением со скоростью 30-60 град/ч. мак еА

10&785

Изобретение относится к способам термообработки монокристаллов йодида меди (СиХ) и может быть исПользовано в оптоэлектронике при создании твердотельных лазеров, излучающих в фиолетовой области спектра 3 и используемых в системах передачи информации, в вычислительной технике и на телевидении.

Известны лазеры, механизмы генерации которых построены на реком- 10 бинациях носителей заряда с участием экситонных переходов. Йодид меди применяют для изготовления лазеров с использованием указанных эффектов Ц . t5

При этом большое значение имеют способыусиления спонтанной люминес-. ценции в экситонной области спект ра (активация экситонной люминесценции). Наиболее эффективныМ способом активации такого рода являются методы термообработкя испсЖьзуемых монокристаллических образцов. известен способ усиления экситон ной люминесценции Монокристаллов

ZnO, которЫй основан на тЕрмообра .ботке кристаллов в парах воды или насыщенных парах In, Са при Т>850 С с последующим охлаждением. Для этого кварцевую ампулу с исходными веществами откачивают до давления

10 4 - 10 6 ат, отпаивают и подвергают термообработке в течение 8 ч (2g, способов термической обработки

CuI в литературе не описано.

Целью изобретения является уве- ;35

)личение интенсивности экситонной

|люминесценции монокристаллов йодида меди.

Поставленная цель достигается тем, что отжиг монокристаллов йодида ме- 40 ди ведут, при 250-300 С в насыщенных парах йода с последующим охлаждением .со скоростью 30-60 град/ч.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. 45

Монокристаллы. CuI помещают в кварI цевую ампулу вместе с иавеской кристаллического йода. Затем ампулу откачивают до давления Рл10"4 ат и отпаивают. Термообработку и охлаж- 50 дение ведут аналогично описанному.

Выбор параметров отжига обоснован особенностями фазовой диаграммы

ÑèI. При 369оС наступает первый фазовый переход. Йодид меди меняет свою кристаллическую решетку с куби" ческой на гексагональную. Причем этот переход осуществляется с изменением удельной плотности монокрис талла. Термообработка при Тъ300 С приводит к разрушению кристалла. 60

Температура отжига ниже 250оС умень.шает степень активации люминесценции. и приводит к неоднородному распределению люминесценции по,площади скола монокристалла, что связано с 65 ухудшением условий диффузии йода на всю глубину монокристалла.

Опыт показал, что для монокристаллов объемом 5 мм вполне доотаточно термообработки в течение 6-8 .ч, При этом достигается равномерность эффекта активации по всей глубине монокристалла. Время термообработкж меньше б ч приводит к нестабильным результатам, которые связаны с йеравномерной активацией образцов.

Время термообработки больше 8 ч не усиливает эффекта активации экситонной люминесценции. Следователь» но,отжиг в течение 6-8 ч является оптимальным.

Увеличение скорости охлаждения монокристалйов после отжига до зна« чений, больших 60 град/ч сопровождается появлением в них дислокаций и зачастую. приводит к их разрушению. Скорость охлаждения образцов ниже 30 град/ч уменьшает производительность и неэффективна. Изменение скорости охлаждения в пределах

30-60 град/ч не вызывает заметных от личий.в интенсивности экситонной люминесценции кристаллов.

Предлагаемый метод активации экситонной люминесценции может быть использован для повышения квантовой эффективности лазеров, основанных на рекомбинации носителей заряда с учас тием экситонных состояний в йодиде меди.

Пример 1. Монокристаллы СиХ с навеской кристаллического йода помещают в ампулу. После откачки до Р10 4 ат ампулу отпаивают. Термообработку ведут б ч при 250 С.

Охлаждение ведут со скоростью

30 град/ч. Люминесценция в экситонной области спектра в термообработанном монокристалле возросла в

70 раз но сравнению с исходными монокристаллами.

Пример 2. Монокристалл Cul с навеской кристаллического йода но» мещают в ампулу. После откачки до

Р10" ат ампулу отпаивают. Термообработку ведут 8 ч при 300 С. Охлаждение ведут со скоростью

60.град/ч. Люминесценция в экситонной области спектра в термообработанном мойокристалле возрастает Â 20 раз nd сравнению с исходными монокристаллами.

Практически во всем исследованном температурном интервале термообработки CuI интЕнсивность люминесценции остается постоянной . (увеличивается в 70 раз). Интервал температуры в 50оС практически на увеличение интенсивности люминесценции не влияет (в пределах точности измерения по фотоэлектрической методике).

1055785

Составитель -В.Иванов

Техред А.Бабинец 1<орректор A.Çèìîêîñîâ

Редактор Н.Егорова

Заказ 9246/22 Тираж 370. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

На чертеже приведены спектры фотолюминесценции, отснятые на одном и том же образце до термообработки (сплошная кривая) и после нее (пунктир).. Видно, что происходит активация люминесценции и интенсив- 5 ность свечения увеличивается лв

70 раз; лазеры на основе гидротермальных монокристаллов си>, генерация s 10 которых с.использованием зкситонных эффектов возможна в диапазоне длин волн Й 4060-4150 A (отличие от

4 3700-3800K в случае ZnO), могут найти применение для записй инфор- 5 мацки в ЭВИ, для систем пветного проекционного телевидения, для развязки электронных схем и в некоторых специальных устройствах, требующих стимулированного излучения в фиолетовой области спектра.

Основным преимуществом предлагаемого метода активации экситонной люминесценции в монокристаллах CuI является простота его осуществления и хорошая сходимость результатов,, что . открывает перспективы использования способа для усиления эффективности фиолетовых лазеров, изготовленных на основе йодида меди, а также, возможно, и дяя других оптозлектройных устройств.

Эффект изобретения заключается в увеличении квантового выхода фио-. летового лазерного излучения монокристаллов йоднда меди и, следовательно, в улучшении технических ха- . рактерйстик и в расыирении области их применения.