Способ выращивания монокристаллов твердых растворов типа а @ в @

 

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов твердых растворов на основе ZnTe - ZnSe, которые могут быть использованы в приборах оптоэлектроники. Способ позволяет получить твердые растворы заданного состава и повысить их качество. Монокристаллы твердых растворов ZnTe Sei-x выращивали путем испарения исходных раздельно размещенных бинарных соединений ZnTe и ZnSe в трубках различной пропускной способности , расположенных а герметичной ампуле, и переносе паров этих соегччечий из зоны нагрева в зону роста при наличии между этими зонами градиента температур. Приведено соотношение для определения размеров трубок. Полученные монокри сталлы являются сплошными, без раковин и в пределах 90% состава однородных по длине. 1 габл., 5 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«s«>s С 30 В 23/00, 29/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0, 1 (5л ! ()

1р (Я (21) 4723140/26 (22) 24,07.89 (46) 23.10.91. Бюл. f4 39 (71) Кишиневский государственный университет им. В,И,Ленина (72) С.Д.Раевский, А.В.Симашкевич, Л.В.Горчак, К.Ф.Збигли, В.М.Ботнарюк и К,Д.Сушкевич (53) 621.315.592 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1565086, кл, С 30 В 23/00, 1988. (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ТИПА

А" В (57) Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов твердых растворов на основе ZnTe — ZnSe; которые моИзобретение относится к технологии выращивания смешанных материалов на основе возгоняемых веществ, а именно к способам выращивания монокристаллов твердых растворов на основе ZnTe и ZnSe, которые могут быть использованы в приборах оптоэлектроники.

Целью изобретения является получение заданного состава твердого раствора и повышение его качества.

На фиг,1 — 4 изображены кварцевые ампулы внутренним диаметром 15 мм и длиной 300 мм для выращивания монокристаллов; на фиг.5 — распределение температуры Т по длине ампулы L.

Пример 1. В нижнюю часть 1 ампулы (фиг.1) помещают 2,99 г теллурида цинка и

0,01 r селенида цинка, Путем испарения и переноса их паров из зоны нагрева, имею„„5U„„1686042 А1 гут быть использованы в приборах оптоэлектроники. Способ позволяет получить твердые растворы заданного состава и повысить их качество. Монокристаллы твердых растворов ZnTe>Sei-х выращивали путем испарения исходных раздельно размещенных бинарных соединений ZnTe u

ZnSe в трубках различной пропускной способности, расположенных в герметичной ампуле. и переносе паров этих соединений из зоны нагрева в зону роста при наличии между этими зонами градиента температ; р, Приведено соотношение для определения размеров трубок. Полученные монокри сталлы являются сплошными, без раковин и в пределах 90% состава однородных по длине. 1 табл., 5 ил. щей температуру 1379 К в зону роста с температурой 1323 К, выращивают монокристаллы твердых растворов ZnTexSei-x.

Давление исследуемых паров ZnTe u ZnSe определяется температурой зон, точность поддержания температуры 4. 2 К, Продолжительность эксперимента 170 ч, Получают твердый раствор массой 3 г, близкой к теллуриду цинка с неоднородным по длине составом.

Пример 2. В ампулу 2 (фиг.2), в нижнюю ее часть, помещают 1,33 г селенида цинка и 0,87 г теллурида цинка, размещенного во внутренней трубке, запаянной с одного конца, диаметром 3 мм и длиной

100 мм, Условия выращивания аналогичны примеру 1. Получают раствор массой 2,2 г.

Скорость переноса паров теллурида цинка в холодный конец ампулы намного

1686042 больше скорости переноса паров селенида цинка. Размещение более быстролетучего компонента во внутренней трубке способствует тому, что парциальное давление его паров нэ конце трубки уменьшается по сравнению с парциальным давлением насыщенных паров при данной температуре,, Тем самым задаются условия для требуе мого соотношения концентраций компо нентов в паровой фазе, что позволяет дозировать необходимое количество одного или другого вещества, т,е, управлять составом, Состав твердого раствора зависит от параметров исходных веществ (парциальное давление, молекулярный вес) и от геометрических размеров трубопроводов, т.е, их диаметра и длины, которые определяют сопротивления течению паров, Размеры . трубок выбирают исходя из следующего соотношения .

m1/m7 = ((d) pi Ьр l7 )Л р7 х 6 p7 l i )) 1 М 7/M i где п11, p> — масса первого бинарного соединения в г и его парциальное давление в мм рт.ст, при температуре нагрева, гпг, рг — масса второго бинарного соединения в г и его парциальное давление в мм рт,ст. при температуре нагрева;

d1, 11, A p1 — диаметр, длина в мм и разность давлений на концах трубки для размещения первого бинарного соединения;

d7 l7, A рг — диаметр, длина в мм и разность давлений на концах трубки для размещения второго бинарного соединения;

М1, Мг — молекулярный вес первого и второго бинарных соединений.

Пример 3. В нижнюю часть ампулы 3 (фиг,3) помещают трубку, запаянную с одного конца, диаметром 3 мм и длиной 100 мм с 0,88 r теллурида цинка. Селенид цинка в количестве 0,09 г помещают в другую трубку с внутренним диаметром 11 мм и длиной 65 мм, которую устанавливают в верхней части ампулы 3, Условия выращивания аналогичны примеру 2. Получают твердый раствор массой 0,97 r.

Пример 4, В нижнюю часть ампулы 4 (фиг.4) селенид цинка помещают так же, кэк в ампуле 3 в количестве 0,07 г. Теллуриц цинка в количестве 0,22 г помещают в аналогичную примеру 3 трубку диаметром 3 мм и длиной 100 мм с той лишь разницей, что на нее сверху и снизу надевают трубки диаметром 7,5 мм и 11,2 мм и длиной несколько более 100 мм, Аналогично примеру 2 получают твердый раствор массой 0,29 г, 5

Состав твердых растворов определяют на основании закона Вегарда по постоянной решетки выращенного твердого раствора. Постоянную решетки определяют методом рентгеноструктурного анализа. В системе ZnSe — ZnTe параметр решетки линейно изменяется от параметра решетки

ZASe а1=5,667 А до параметра решетки ZnTe аг=6,1026 А, Состав твердого раствора определяют по формуле к= (а — 5,667)/0,4356, Экспериментальные результаты исследованных твердых растворов помещены в таблице.

Иэ таблицы видно, что если исходные бинарные соединения поместить в идентичные условия сублимации, то получают твердый раствор только одного состава, близкий к теллуриду цинка (пример 1), Если бинарные соединения поместить раздельно в трубки различной пропускной способности, то удается значительно расширить диапазон составов твердых растворов высокой однородности.

Твердые растворы, полученные в примерах 2 — 4, являются сплошными, беэ раковин и в пределах 90 состава однородны по длине.

Формула изобретения

Способ выращивания монокристаллов твердых растворов типа А В путем испаI I VI рения исходных раздельно размещенных бинарных соединений и переноса их паров иэ зоны нагрева в зону роста при наличии градиента температуры между этими зонами в герметичной ампуле, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения заданного состава твердого раствора и повышения его качества, исходные соединения размещают в трубках различной пропускной способности паров, размеры которых выбирают исходя из следующего соотношения:

m /m7 =-((dj р h,р l7 }/(dJ . рг х

"Ap2 l1)) Й2/M1 р где m>, p> — масса первого бинарного соединения в r и его парциальное давление в мм рт.ст. при температуре нагрева; тг, рг — масса второго бинарного соединения в г и его парциальное давление в мм рт.ст, при температуре нагрева;

dt, И, Лр — диаметр, длина в мм и разность давлений на концах трубки для размещения первого бинарного соединения; бг, l7, h,рг — диаметр, длина в мм и разность давлений на концах трубки для размещения второго бинарного соединения;

М1, Мг — молекулярный вес первого и второго бинарных соединений.

1686042 и г1

2п5е

ЩО

Составитель Е.Писарева

Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова

Редактор А. Шандор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 3579 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета.по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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