Способ получения поликристаллических блоков теллурида кадмия

 

Сущность изобретения: теллурид кадмия осаждают на нагретую до 550 - 600°С подложку путем пропускания через фильтр паров теллурида кадмия. В зону испарения теллурида кадмия подают пары диметилкадмия в токе с водородом. При этом количество кадмия, образующегося при распаде диметилкадмия, составляет 1,2 - 1,5 моля на моль избыточного теллурида. Продукт получают в виде поликристаллического плотного осадка с размером зерна 50-100 мкм. Содержание избыточного теллурида 0,01 мас.%. Содержание углерода 0,001 мас.%. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 04 В 35/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР =,: -- "ю"! :3;. ;!."

Е;,—. (с/1О 1,«и > ,1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ЕЛЬСТВУ

1 (21) 4870084/33 (22) 01.10.90 (46) 30,01.93. Бюл. М 4 (71) Научно-исследовательский институт химии при Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского (72) А. Д. Зорин, И. А. Фещенко, Е. Н. Каратаев, M. Ю. Гатилов и Л. В, Степанова (56) 1. Халькогениды цинка, кадмия и ртути, Под ред. А, В. Ванюкова. Сб. 73М, Металлургия, 1973, с. 144 — 146, 2. Авторское свидетельство СССР М 844609, кл. СО4 В 35/00, 1979.

Изобретение относится к технологии халькогенидов, в частности теллурида кадмия, пригодных для получения оптической керамики;

Известен способ получения поликристаллических блоков халькогенида Zn u Cd путем газофазного осаждения на подогретую подложку (1). В качестве исходного соединения используют халькогенид соответствующего металла. Для предотвращения переноса твердых частиц используют рассеивающую кварцевую засыпку.

Основным недостатком способа является то, что кварцевая засыпка йе может полностью предотвратить перенос твердых частиц; которые, попадая в блок, значительно снижает его качество.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу является способ газофазного осаждения на нагретую подложку через фильтр (2). В этом случае пары халькогенида пропускают через пори„„Я2 „„1791425 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ БЛОКОВ ТЕЛЛУРИДА КАД- .

МИЯ (57) Сущность изобретения: теллурид кадмия осаждают на нагретую до 550 — 600 С подложку путем пропускания через фильтр паров теллурида кадмия. В зону испарения теллурида кадмия подают пары диметилкадмия в токе с водородом. При этом количество кадмия, образующегося при распаде диметилкадмия, составляет 1,2 — 1,5 моля на моль избыточного теллурида. Продукт получают в виде поликристаллического плотного осадка с размером зерна 50-100 мкм. Содержание избыточного теллурида 0,01 мас.%.

Содвржание углерода 0,001 мас,%, 1 табл. стый графит, углеграфитовую или кремнеземную ткань, а осаждение ведут со скоро. стью 0,005 — 0,15 моль/GM2. Температур4 подложки 400- 700 С. Температуре в зоне испарения 750 — 950 С.

При этом получают либо очищенный поликристаллический материал, пригодный для изготовления оптической керамики, путем горячего прессования (e случае скоуостей испарения больше 0,02 моль/см ° ч либо оптически прозрачный поликристаллический материал при скоростях меньше 0,02 моль/см ч).

Однако данный способ может быть применен только при исйользовании в качестве исходного соединения теллурида кадмия с незначительными отклонениями от стехиометрии (до 1% кадмия и до 0,5% теллура).

Цель изобретения — получение теллурида кадмия стехйометрического состава.

Поставленная цель достигается путем осаждения теллурида кадмия на подогре1791425 тую подложку, пропуская пары теллурида кадмия через фильтр и подавая в зону испарения пары диметилкадмия в смеси с водородом. Количество кадмия, образующегося при термораспаде (CHg)zCd, составляет 1,2 — 1,5 моль на 1 моль избыточного теллура.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в зону испарения . подают пары,диметилкадмия в смеси с водородом.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Исходный теллурид кадмия загружают в кварцевый реактор с последующим вакуу-, мированием его до 1 10 мм рт. ст. при 200 — 250 С с целью адсорбционных газов. 3a-, тем реактор нагревают до 720 — 800 С. Температура подложки 500 — 600 С, Осаждение ведут пропуская пары CdTe через фильтр из углеграфитовой ткани со скоростью 0,1 — 0,2 моль/см ч. Для связывания свободного Те, который может содержаться в поликристаллических блоках, полученных в данных условиях, на уровне десятых долей процента, в зону испарения подают МОС Cd в токе водорода, В процессе термораспада МОС Cd образуется элементарный кадмий, который, попадая в зону осаждения. взаимодействует с Те с образованием Cd Te; Кадмий при этом на подложке не осаждается,.MOC кад.мия подают.в таком соотношении, чтобы количество образующегося при термораспаде кадмия составляло 1,2 — 1,5 моля на моль избыточного теллурэ. При соотношении меньше 1,2 блоки теллурида кадмия получаются нестехиометрического состава, а увеличение более 1,5 нежелательно, т. к, происходит излишний расход MOC Cd, не приводящий к увеличению положйтельного эффекта, На каждый моль MOC кадмия подают 2,5 — 3 моля водорода. Использование меньшего избытка водорода и ри водит к появлению мелкодисперсного углерода, образующегося в процессе термораспада МОС

Cd. Содержание углерода в структуре бло-. ков значительно снижает качество оптической керамики. Использование избытка водорода более 3-х молей на моль МОС Cd приводит к значительному увеличению давления в системе. Рабочее давление в системе 5 10. мм рт. ст.

Используемый исходный теллурид кадмия может содержать избыток теллурида до

5 мас. h.

При использовании в качестве исходноm соединения Cd Те с содержанием свободного Те свыше 5 мас.0/, получить поликристаллические блоки стехиометричеCdTe со значительным (до 5/) отклонением от стехиометрии в сторону Те

Формула изобретения

Способ получения поликристаллических блоков теллурида кадмия для оптической керамики путем газофазного

50 осаждения на нагретую до 550- 600 С подложку, пропусканием паров теллурида кадмия через фильтр, отличающийся тем что, с целью получения теллурида кадмия

55 стехиометрического состава. в зону испарения теллурида кадмия подают пары диметилкадмия в токе водорода, при этом количество кадмия, образующегося при термораспаде диметилкадмия, составляет 1,2—

1,5 моль на 1 моль избыточного теллура. ского состава не удавалось. В этом случае возникает необходимость в увеличении избытка МОС Cd на каждый моль свободного

Те, а также в увеличении количества подава5. емого водорода. Это приводит к значительному росту давления в системе, При этом возможен частичный захват молекул свободного Те в структуру поликристаллического блока Cd Те, 10 Пример . Теллурид кадмия, содержащий 5 мас. сверхстехиометрического Те, загружают в реактор, Реактор вакуумируют до давления 1 10 мм рт, ст. при температуре 200 С. Температуру подложки, регулиру15 емую нагревателем, устанавливают 600 С.

В реактор подают пары диметилкадмия в токе водорода. Скорость подачи Cd (СНз), составляет - 0,15 моль/ч, а водорода 0,5 моль/ч. Затем реактор нагревают до 800 С.

20 Осаждение продукта ведут при непрерывной откачке реактора, Рабочее давление ре актора 5 10 мм рт. ст, Скорость осаждени;:

Cd Те составляет 0,2 моль/см2.ч. Площадь испарения 10 см2.

25 Продукт получают в виде поликристал- лического йлотного осадка с размером зерна 50 — 1 00 мкм, Содержание избыточного теллура 0.01 мас. . Содержание углерода 0.001 мас.%.

30 Полученный Cd Te непрозрачен в ИКобласти из-за некоторой неоднородности по толщине, Для получения оптической керамики прозрачной в ИК-области производится обработка горячим прессованием, 35 Остальные примеры осуществляют как в примере 1, условия их проведения приведен ы в табл и це.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать поликристаллические

40.блоки CdTe стехиометрического состава, свободные как от летучих, так и от нелетучих примесей. Содержание избыточного теллура на уровне 0,01 масф. В качестве исходного материала может быть .использован

1791425

Условия проведения способа и характеристика полученных блоков . теллурида кадмия

Скорость осаждения

Cd Те, моль/см2 ч

Содервание избыточного элемента в полученном блоке Cd Те, нас А

Содериание избыточного теллура в исходном

Cd ?е, мас.Ф

Соотновение паров те и

Скорост ь подачи водорода, моль/ч

Скорость подачи (си )вса, ноль/ч т Температу" ра подти ки, С те Cd

Составитель Н.Гаврищук

Техред М.Моргентал Корректор М,Петрова. Редактор

Заказ 133 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11Д035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

1, 1

2 1

3 1

4 1

5 2

6 2

7 2

8 2 а 5

10 5

II 5

12 5

1 :1,0

I:1,2

l:I 5

1:5>0

1:1,0

1:1,2

1:1,5

1:5,0

I:1,0

1:1,2

1:1,5..

1:5.0

0,06

0,07

0,09

0,30

0,12

Di I 5

0,18.

0,60

0,30

О ° 40

0 50

I 50

0,20

0,20

0,20

0,15

0,20

0,20

0i20

О, 15

0,20

О,20

0,20

О 15

0,02 .О, 025

: 0,03

0,10

0,04

0,05

0,06

0,20

0i I0

0,13

0,15

0,50

0,03

0,01

0,0!

0,01

0,О6

0,01

0,01

0,01

0,10

0,01

0,01

0,01

600