Способ получения монокристаллов силиката висмута bi @ sio @
Использование: кристаллы для изготовления модуляторов света. Сущность изобретения: в шихту, содержащуюоксид Bl(III) и оксид Si (IV), добавляют оксиды Cd (II), Mo (VI) и Bi (III) в количестве, соответствующем составу Bi24CdMo040. Добавку берут в количестве 7,4-50 мас.%. Получают монокристаллы нефоточувствительны в диапазоне 0,4-0,7 мкм. 2 ил.
СОЮЗ COBETCKNX . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 С 30 В 15/00, 29/34
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4856815/26 (22) 02.08,90 (46) 15,08.92. Бюл. № 30 (71) Институт общей и неорганической химии Н.С.Курнакова (72) А,Я.Васильев, В,М.ÑKoðèêîâ, В.И.Чмырев, Ю.Ф.Каргин, И,В,Цисарь и T.Ä.Äóäêèна (56) Копылов Ю.л., Кравченко В.Б. и Куча
В,В. Оптические и фотоэлектрические свойства,легированных монокристаллов
Bi12Sl020. Микроэлектроника, т, и, в. 5, 1982, с, 477-479.
Ernest М, Levin and R S, Roth.
Polymorphism of Bismuth Sesqu1oxide. И.
° Effect of Oxide Additions on the
Polymorphism of В120з. Res, Net. Bur. Std, v.
68А, ¹ 2, 1964, рр.197-205.
Изобретение относится к способам получения нефоточувствительных монокристаллов силиката висмута со структурой силленита, обладающих высокой прозрачностью и высоким темновым сопроть влением с сохранением высоких электрооптических свойств.
Областью применения этих монокристаллов могут быть широкоапертурные амплитудные и фазовые модуляторы света (АФМС), где необходимо иметь минимальную фоточувствительность и высокую прозрачность в видимой части спектра.
Известен способ получения монокристаллов BlqzSl02p силиката висмута метОдом выращивания на затравку из. расплава оксида висмута BizOg, содержащего оксид кремния Sl02 в мольном отношении 6;1, Ис, Ы2, 1754807 А1
В,С.Giabmaier and R.Oberschmid.
Properties of Pure and Doped В!126е02о arid
Bi1zSiOzp crystals. Phys. Stat. sol(a), 96, 199, (1986), рр. 199-210.
Панченко Т.В. Кудзин А. Ю и Костюк В.Х.
Влияние легирования на свойства монокристаллов Bi12SiOzo. Неорг.матер„т. 19, ¹ 7, 1983, с. 1144-1147. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ СИЛИКАТА ВИСМУТА ВИ23102о (57) Использование: кристаллы для изготовления модуляторов света. Сущность изобретения; в шихту, содержащуюоксид Bl(ill) и оксид Si (IV), добавляют оксиды Cd (И), Мо (И) и Bi (ill) в количестве, соответствующем составу Biz4CdMo04o, Добавку берут в количестве 7,4-50 мас. Получают монокристаллы нефоточувствительны в диапазоне 0,4-0,7 мкм, 2 ил. ходную шихту нагревают выше температуры ликвидуса (920 С) в платиновом тигле, имеющем 4 см в диаметре и 4 см в высоту, выдерживают несколько часов с последующим охлаждением до температуры ликвидуса и введением затравки в расплав. При скорости вращения затравки 10 об/мин и скорости вытягивания 5-6 мм/ч получают монокристаллы размером 20 мм в диаметре и 50 мм в длину. Кристаллы выдерживают около 100 ч при 800 С.
Монокристаллы силиката висмута, полученные таким способом, не удовлетворяют требованиям. предъявляемым АФМС в областй длин волн: 0,45-0,6 мкм; так как в этой области обладают достаточно высокой фоточувствительностью и малой прозрачностью.
1754807
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения монокристаллов силиката висмута BI Кроме того, монокристаллы силиката висмута, легированные хромом, хотя имеют низкую фоточувствительность, но являются менее прозрачными в области 0,38< А<0,55 мкм, Целью изобретения является получение монокристаллов нефоточувствительных в диапазоне длин волн 0,4-0,7 мкм, уменьшение коэффициента оптического поглощения монокристаллов при сохранении их электрооптических свойств. Для достижения поставленной цели согласно способу получения монокристаллов силиката висмута выращиванием на вращающуюся затравку из расплава, содержащего оксид висмута (III), оксид кремния (1 /) и .добавку, согласно изобретению, s.качестве добавки (компонент А) используют оксид кадмия Cd (И), молибдена Мо (VI) и висмута Bl (Ill) в пропорциях, обеспечивающих стехиометрический состав Biz Сущностью изобретения и его отличительными. признаками являются добавления в шихту смеси оксидов кадмия (!1), молибдена (VI) и висмута (ill), что позволяет получить нефоточувствительные монокристаллы со структурой типа сиппенита с высокой прозрачностью и неизменными электрооптическими свойствами, . Способ осуществляют следующим образом. В ыращивание монокристалла BInSIOzo ведут по методу Чохральского ори скорости вытягивания 0,7-1,6 мм/ч и скорости вращения 30 об/мин при программном снижении температуры расплава. При соотношении массовых процентов компонента А к 5 8iizSIOzo в шихте 7,5-50 мас, поглощается фоточувствительность в диапазоне 0,4-0,7 мкм видимой части спектра при уменьшении коэффициента оптического поглощения с сохранением его электрооптических 10 свойств. Электрооптический коэффициент для полученных указанным выше способом монокристаллов силиката висмута равен Ч41=(4,4+ 0,2) пм В в видимой части спектра, что говорит о том, что он не ниже, чем у 15 нелегированного BiizSIOzo, у которого Ч41=4,2 + 0,2 пм В на длине волны if=546 -1 нм, Эпектрооптическая эффективность полученных монокристаллов составила Ч41 по 20 =7,7 10 м В, т.е, на 10% выше, чем у нелегированного BI Отличительным признаком изобретения является использование компонента А (Biz 25 указанных количествах. Пример 1. Шихту, содержащую 200 r Bl)zSlOzo: 195,8 г В!Оз и 4,2 г SIOz, смешивали с компонентой А в количестве 2 r (1 мас. ): В1гОз — 1,91 г, CdO — 0,04 r, МоОз— 30 0,05 г и размешивали в агатовой ступке. Выращивание проводили в цилиндрическом платиновом тигле по методу Чохральского из расплава при скорости вытягивания 1,6 мм/ч и скорости вращения 35 затравки 30 об/мин. В результате получен оптический однородный монокристалл желтого цвета с диаметром I5 мм и длиной 49 мкм, Спектральной зависимости фотопроводимости и поглощения монокристалла со40 ответствует кривая 2 (фиг.1 и 2), где видно, что значения фототока и коэффициента поглощения имеют незначительное отличие от таковых для нелегйрованного силиката висмута. 45 Пример 2, В шихту, содержащую 250 г ВцгЗ Ого; 244,7 r ВЬгОз и 5.3 г SIOz досыпали компонент А в количестве 20 r (7,4 мас.%); BIz0z 19,1 r, CdO 0,4 r, МоОз 0,5 r, и размешивали в агатовой ступке, Выращивание 50 проводили в цилиндрическом платиновом тигле по методу Чохральского из расплава при скорости вытягивания 1,6 мм/ч и скорости вращения затравки 30об/мин. В результате получен оптически однородный 55 моьгокристалл желтого цвета с диаметром 14 мм и длиной 53 мм. Спектральной зависимости фотопроводимости и поглощения манокристалла соответствует кривая 3 (фиг.1 и 2). Значвние удельного сопротивле1754807 5 ния в максимуме фототока составляет.6 10 Ом см. Пример 3. Шихту, содержащую 200 r BlnSiO2p: 196,8 г В!02 и 4,2 r SION смешивали с компонентой А в количестве 100 r (33 мас. ): В!20з (95,4 г), CdO (2,2 г), МоОз (2,4 г) в агатовой ступке и затем помещали в цилиндрический платиновый тигель, Выращивание проводили в печи по методу Чохральского при скорости вытягивания 1,6 мм/ч и скорости вращения затравки 30 об/мин. В результате получен оптически однородный монокристалл светло-желтого цвета и диаметром 15 мм и длиной 45 мм. Спектральной зависимости фотопроводимости и поглощения монокристалла соответствует кривая 4 (фиг,1 и 2). Значение удельного сопротивления в максимуме фототока составляет 3 10 Ом см.. П риме р 4. Шихту, содержащую150г ВИ2$!02о: 146,8 r В!20з и 3,2 r SION смешивали с компонентой А в количестве 150 r (50 мас. ): В!20з (143 г), CdO (3,3 г), МоОз(3,7 r) в агатовой ступке, Выращивание проводили в цилиндрическом платиновом тигле по методу Чохральского из расплава при скорости вращения затравки 30 об/мин и скорости вытягивания 0,7 мм/ч. В результате получен оптически однородный монокристалл светло-зеленого цвета. Спектральной зависимости коэффициента поглощения соответствует кривая 5 (фиг.2), где видно, что значение коэффициента оптического поглощения почти на два порядка меньше, чем у нелегировэнного кристалла — кривая 1. Значение фоточувствительностй было на уровне темнового тока (фиг.1), т.е. почти на пять порядков меньше, чем у нелегированного образца, в интервале длин волн 0,4-0,7 мкм. Удельное сопротивление образца составляло 10 » Ом.см. Пример. 5. Шихту, содержащую 150 В!123!02о: 146,8 r BIzOg и 3,2 г РО2, смешивали с компонентой А в количестве 155 r (50,8 мас. ): В !20з (147,8 г), Cd 0 (3,4 г), МоОз 5 (3,8 г) в агатовой ступке. Выращивание проводили в цилиндрическом платиновом тигле по методу Чохральского из расплава при скорости вращения затравки 30 об/мин и скорости вытягивания 0,7 мм/ч. В результа10 те получен оптически неоднородный кристалл, с большим количеством включений, непрозрачный, Таким образом, указанный способ получения монокристаллов силиката висмута со 15 структурой силленита позволяет понизить почти на пять порядков фоточувствительность до уровня темнового тока, при этом кристалл обладает в сто раз меньшим коэффициентом поглощения в видимой части 20 спектра, также его электрооптические свойства не ухудшаются и удельное темновое сопротивление остается на уровне чистого силиката висмута. Формула изобретения 25 Способ получения монокристаллов силиката висмута В!! $!Оро, включающий расплавление шихты, содержащей оксид висмута (!И), оксид кремния (IV) и оксидную добавку и вытягивание кристалла на враща30 ющуюсязатравку.отличающийся тем, что, с целью получения монокристаллов не° фоточувствительных в диапазоне длин волн 0,4-0,7 мкм, уменьшения коэффициента оптического поглощения монокристаллов при 35 сохранении их электрооптических свойств, в качестве добавки используют оксиды кадмия (И),. молибдена (Vl) и висмута (ÈI) в количестве, соответствующем составу BIj4CdMo04p и берут добавку в количестве 40 7,4-50 мас. 1754807 Составитель А, Васильев Редактор Н, Швыдкая Техред Ь1,Моргентал Корректор, H Гу„ Заказ 2871 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113835, Москве, Ж-38; Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
