Способ получения сульфида цинка

 

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к способам получения сульфида цинка, используемого в качестве материала для полупроводниковой техники и оптоэлектроники. Сущность способа получения ZnS заключается в том, что сульфид кадмия в виде вращающейся монокристаллической подложки подвергают взаимодействию с хлоридом цинка в расплаве, содержащем, мол. %: 80 - ZnCl₂, 20 - KCl и 10 - CsCl, при этом процесс ведут в условиях равнодоступности поверхности вращающегося образца. 1 табл.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к способам получения сульфида цинка, используемого в качестве материала для полупроводниковой техники и оптоэлектроники.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является получение ZnS из расплавленных солей. Недостатком данного способа является получение ZnS только в порошкообразном состоянии, вследствие высокой скорости протекания обменной реакции очень трудно получать ZnS в монокристаллическом виде.

Изобретение направлено на упрощение способа получения монокристаллических слоев сульфида цинка.

Это достигается тем, что процесс выращивания слоев сульфида цинка проводят из расплавленных солей ZnCl₂ + KCl + CsCl. В качестве цинксодержащего элемента берут ZnCl₂, а серу монокристаллы сульфида кадмия. Обменную реакцию проводят в условиях равнодоступности (в диффузионном отношении) вращающегося диска.

Способ осуществляют следующим образом.

Вырезанную пластину от монокристалла CdS определенного кристаллографического направления предварительно подвергают шлифовке и полировке. Промывают деионизованной водой и спиртом. Размещают образец (пластину) в графитовой обойме-держателе так, чтобы рабочей поверхностью была только одна плоскость пластины, совпадающая с поверхностью обоймы-держателя. В алундовом (кварцевом) тигле плавят предварительно приготовленную смесь (примеры ее составов приведены в таблице) в инертной атмосфере. Нагревают ее до температур 773-973 К и вводят в нее обойму-держатель, одновременно приводят ее во вращение со скоростью 200-300 об/мин (скорость вращения обоймы-держателя с образцом CdS зависит от размера обоймы-держателя с образцом; течение жидкости должно быть в ламинарном режиме), что позволяет получать одинаковую толщину пленки ZnS по всей поверхности образца. После определенной выдержки (примеры даны в таблице) образец вынимается из расплава солей, охлаждается до комнатной температуры и промывается бидистиллированной водой для удаления остатков прилипших солей. Осушается спиртом. Сульфид цинка, полученный в ходе протекания обменной реакции ZnCl₂ + CdS _→ ZnS + CdCl₂, имеет прочное сцепление с подложкой CdS и может использоваться как гетеропереход ZnS/CdS.

На основании проделанных экспериментов (см. таблицу) может быть рекомендован следующий состав расплавленных солей для получения слоев сульфида цинка: (80 мол. ZnCl₂ + 20 мол. KCl) + 10 мол. CsCl. Это обусловлено тем, что обменная реакция для расплавов 1 и 2 протекает достаточно быстро, что мешает получению монокристаллических слоев ZnS (для расплава 1 получаются, как правило, поликристаллические слои). Для расплавов 4 и 7 скорость роста довольно мала, а из расплавов 3, 5 и 6 лучшим качеством обладают слои ZnS, полученные при использовании состава расплавов солей 5. Используя перемешивание, добиваются равнодоступности поверхности образца (условия отвода и подвода вещества к любой точке поверхности вращающегося диска (образца) одинаковы и не зависят от расстояния до оси вращения, также поверхности называются равнодоступными в диффузионном отношении).

Источники информации.

1. Денисов В. М. и др. Устройство для получения полупроводниковых соединений // Авт. свид. СССР N 1730871, кл. С 30 В 11/00, 1990 (ДСП).

2. Дубовиков Г.С. и Денисов В.М. Способ получения сульфида цинка // Авт. свид. СССР N 1646991, кл. C 01 G 9/08, 1991, бюл. N 17.

Формула изобретения

Способ получения сульфида цинка, включающий взаимодействие хлорида цинка с сульфидом кадмия в расплаве, содержащем хлорид калия, отличающийся тем, что сульфид кадмия используют в виде вращающейся монокристаллической подложки и процесс ведут в условиях равнодоступности поверхности вращающейся подложки в расплаве, содержащем, мол.

Хлорида цинка 80 Хлорида калия 20 Хлорида цезия 10и

РИСУНКИ

Рисунок 1