Способ получения монокристаллов теллурида галлия (ii)



Способ получения монокристаллов теллурида галлия (ii)
Способ получения монокристаллов теллурида галлия (ii)
Способ получения монокристаллов теллурида галлия (ii)

 


Владельцы патента RU 2485217:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) (RU)

Изобретение относится к технологии получения кристаллов GaTe, которые могут быть использованы в нелинейной оптике, а именно для оптических преобразователей частоты ИК и ТГц диапазонов. Кристаллы теллурида галлия (II) выращивают вертикальной зонной плавкой в графитовых тиглях под давлением аргона 95-105 атм со скоростью движения зоны 9,5-10,3 мм/час. Изобретение позволяет выращивать монокристаллы GaTe, имеющие гексагональную структуру и однородное светопропускание в диапазоне длин волн 2,5-15 мкм. 3 ил., 6 пр.

 

Изобретение относится к области выращивания кристаллов.

Монокристаллический теллурид галлия (II) GaTe - перспективный материал для нелинейной оптики, а именно для оптических преобразователей частоты инфракрасного и ТГц диапазонов. Для такого использования GaTe необходимы монокристаллы, причем предпочтительно гексагональной модификации. Однако известные способы выращивания объемных кристаллов GaTe позволяют получать только материал, имеющий моноклинную структуру.

Известен способ получения монокристаллов GaTe из расплава по методу Бриджмена в запаянных кварцевых ампулах со скоростью вытягивания 1,0-1,2 мм/час [S.Pal, D.N.Bose. Growth, characterization and electrical anisotropy in layered chalcogenides GaTe and InTe. Solid State Communications, 1996, v.97, N 8, p.725-729] - аналог. Способ предназначен для выращивания кристаллов GaTe только моноклинной модификации, что является его основным недостатком.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения монокристаллов GaTe методом медленного охлаждения расплава в вакууме, в графитовых тиглях [K.C.Mandal, Т.Hayes, P.G.Muzykov, R.Krishna, S.Das, T.S.Sudarshan, S.Ma. Characterization of gallium telluride crystals grown from graphite crucible. Hard X-Ray, Gamma-Ray, and Neutron Detector Physics XII, edited by A. Burger, L.A. Franks, R.B. James, Proc. of SPIE, 2010, v.7805, p.78050Q-1-78050Q-10] - прототип. Основной недостаток способа - возможность выращивать кристаллы GaTe только моноклинной модификации.

Задачей предлагаемого способа является получение объемных монокристаллов GaTe, имеющих гексагональную структуру.

Эта задача решается в предлагаемом способе получения GaTe из расплава в графитовых тиглях за счет выращивания кристаллов вертикальной зонной плавкой под давлением аргона 95-105 атм со скоростью движения зоны 9,5-10,3 мм/час.

На Фиг.1 показан монокристалл GaTe, выращенный по предлагаемому способу. Гексагональная структура подтверждается рентгеноструктурным анализом по методу Косселя. Косселеграмма, снятая на плоскости (0001), представлена на Фиг.2. Следует отметить, что GaTe, выращенный по предлагаемому способу, также имеет однородную прозрачность в диапазоне длин волн 2,5-15 мкм, что подтверждается спектром светопропускания, представленном на Фиг.3. Прозрачность в инфракрасном диапазоне необходима для использования GaTe в нелинейной оптике.

Предлагаемые технологические параметры процесса выбраны экспериментально. При давлениях аргона ниже 95 атм в выращенных кристаллах отмечается присутствие моноклинной фазы. Увеличение давления свыше 105 атм нецелесообразно, так как не дает дополнительного эффекта, т.е. не приводит к изменению структурных или оптических характеристик материала. При скоростях движения зоны менее 9,5 мм/час в выращенных кристаллах отмечается присутствие моноклинной фазы, а при скоростях выше 10,3 мм/час в кристаллах возникают непроплавы, которые являются макродефектами, недопустимыми для практического применения GaTe.

Достигнутый результат - получение по предлагаемому способу монокристаллов GaTe, имеющих гексагональную структуру, может быть объяснен следующим. Теллурид галлия (II) имеет высокое давление собственных паров над расплавом, причем при температуре плавления GaTe пары диссоциируют. Это может приводить к отклонениям состава GaTe от стехиометрии, вызывающим переход кристаллов в моноклинную модификацию. Способствующими факторами являются большая поверхность испарения у расплава GaTe в процессе роста кристалла, низкие скорости кристаллизации, проведение процесса роста в вакууме или при низком давлении. Такие условия присутствуют в известных способах выращивания кристаллов GaTe, поэтому использование этих методик приводит к получению моноклинного теллурида галлия (II). В предлагаемом способе такие факторы устранены за счет того, что процесс проводится под высоким давлением инертного газа и при высоких скоростях кристаллизации. Важным является и применение вертикальной зонной плавки, позволяющей минимизировать поверхность испарения расплава. Микрорентгеноспектральный анализ кристаллов GaTe, выращенных по предлагаемому способу, подтверждает стехиометричность состава в пределах точности анализа.

Пример 1.

Кристалл GaTe выращивают вертикальной зонной плавкой под давлением аргона 50 атм со скоростью движения зоны 5 мм/час. Получен кристалл, имеющий моноклинную структуру.

Пример 2.

Кристалл GaTe выращивают вертикальной зонной плавкой под давлением аргона 90 атм со скоростью движения зоны 9 мм/час. Получен кристалл, содержащий как гексагональную, так и моноклинную фазу.

Пример 3.

Кристалл GaTe выращивают вертикальной зонной плавкой под давлением аргона 105 атм со скоростью движения зоны 9,5 мм/час. Получен кристалл, имеющий гексагональную структуру.

Пример 4.

Кристалл GaTe выращивают вертикальной зонной плавкой под давлением аргона 95 атм со скоростью движения зоны 10,3 мм/час. Получен кристалл, имеющий гексагональную структуру.

Пример 5.

Кристалл GaTe выращивают вертикальной зонной плавкой под давлением аргона 120 атм со скоростью движения зоны 9,5 мм/час. Получен кристалл, имеющий гексагональную структуру. Не отмечено изменений характеристик материала по сравнению с кристаллами, выращенными в примерах 3 и 4, но существенно вырос расход аргона при проведении процесса.

Пример 6.

Кристалл GaTe выращивают вертикальной зонной плавкой под давлением аргона 105 атм со скоростью движения зоны 10,5 мм/час. Получен кристалл, имеющий гексагональную структуру, но содержащий дефекты в виде непроплавов.

Способ получения монокристаллов теллурида галлия (II) из расплава в графитовых тиглях, отличающийся тем, что процесс проводится вертикальной зонной плавкой под давлением аргона 95-105 атм со скоростью движения зоны 9,5-10,3 мм/ч.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технической физике и нелинейной оптике и может быть использовано при создании параметрических преобразователей частоты лазерного излучения в средний инфракрасный (ИК) и терагерцовый (ТГц) диапазоны спектра.

Изобретение относится к разработке новых сульфидных соединений, которые могут быть использованы для нужд микроэлектроники, в частности к созданию материалов с анизотропией магнитосопротивления при комнатной температуре.

Изобретение относится к технологии высокотемпературного синтеза халькогенидов золота и серебра, а именно Ag3 AuX2, где X=S, Se, - ютенбогаардтита ( -Ag3AuS2) и фишессерита ( -Ag3AuSe2).

Изобретение относится к новым сульфидным соединениям, которые могут быть использованы для нужд микроэлектроники, в частности к созданию магнитострикционных материалов.

Изобретение относится к получению полупроводниковых квантовых точек типов ядро и ядро-оболочка методом коллоидного синтеза, которые могут быть использованы в производстве различных люминесцентных материалов, а также в качестве основы для производства сверхминиатюрных светодиодов, источников белого света, одноэлектронных транзисторов, нелинейно-оптических устройств, фоточувствительных и фотогальванических устройств.

Изобретение относится к кристаллам литиевых халькогенидов, предназначенных для применения в нелинейной оптике. .

Изобретение относится к способам синтеза диселенида меди и индия CuInSe2 и может быть использовано в электронной технике и создании солнечных элементов для преобразования солнечной энергии, обладающих низкими оптическими потерями и высоким КПД.

Изобретение относится к кристаллам тройных халькогенидов, предназначенных к применению в квантовой электронике и оптоэлектронике. .

Изобретение относится к высокочастотному индуктору с фильерами для производства множества прутков из кремния. .
Изобретение относится к металлургии тугоплавких металлов и сплавов и может быть использовано при выращивании однородных монокристаллов сплава вольфрам - тантал методом бестигельной зонной плавки с электронно-лучевым нагревом (ЭБЗП).

Изобретение относится к области выращивания высококачественных, чистых монокристаллических материалов, прежде всего - полупроводниковых и может быть использовано, в частности, при получении бездислокационных монокристаллов кремния разного диаметра и длины методом бестигельной зонной плавки.

Изобретение относится к химическому машиностроению и позволяет проводить непрерывный процесс очистки или разделения веществ совмещенными в одном аппарате процессами направленной кристаллизации на охлаждаемой поверхности и зонной плавки.

Изобретение относится к технологии получения монокристаллов Cd1-xZnxTe (CZT), где 0 x 1 из расплава. .

Изобретение относится к области выращивания высококачественных чистых монокристаллических материалов, прежде всего полупроводниковых, и может быть использовано, в частности, в установках для получения бездислокационных монокристаллов кремния разного диаметра и длины методами бестигельной зонной плавки (БЗП), Чохральского и другими.

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из расплава зонной плавкой при температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, находящегося в контакте с расплавленной зоной, форма которой управляется, а подпитка осуществляется с помощью механизма для перемещения загрузки.

Изобретение относится к выращиванию монокристаллов из расплава зонной плавкой при температурном градиенте с использованием нагревательного элемента, находящегося в контакте с расплавленной зоной, форма которой управляется, а подпитка осуществляется с помощью механизма для перемещения загрузки.

Изобретение относится к технологии восстановления поверхности монокристаллической или полученной направленной кристаллизацией металлической детали, имеющей толщину Ws менее 2 мм, в которой лазерный луч и поток металлического порошка, имеющего ту же природу, что и металлическая деталь, подают на деталь с помощью сопла для получения, по меньшей мере, одного слоя монокристаллического или подвергшегося направленной кристаллизации от детали металла, при этом лазерный луч имеет мощность «Р» и перемещается вдоль детали со скоростью «v», в котором луч лазера и поток порошка подают на деталь соосно и отношение P/v находится в определенном диапазоне.

Изобретение относится к технологии восстановления поверхности монокристаллической или полученной направленной кристаллизацией металлической детали, имеющей толщину Ws менее 2 мм, в которой лазерный луч и поток металлического порошка, имеющего ту же природу, что и металлическая деталь, подают на деталь с помощью сопла для получения, по меньшей мере, одного слоя монокристаллического или подвергшегося направленной кристаллизации от детали металла, при этом лазерный луч имеет мощность «Р» и перемещается вдоль детали со скоростью «v», в котором луч лазера и поток порошка подают на деталь соосно и отношение P/v находится в определенном диапазоне.

Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано в физике конденсированного состояния, приборостроении, микроэлектронике, термоэлектричестве для получения тонкопленочных образцов твердого раствора висмут-сурьма с совершенной монокристаллической структурой. Сущность изобретения заключается в том, что для получения монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма используют зонную перекристаллизацию сформированных путем напыления в вакууме однородных по составу поликристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма под защитным покрытием, температура плавления которого больше температуры плавления получаемой пленки, при большей скорости движения зоны, чем при выращивании объемных монокристаллов (для пленок твердых растворов висмут-сурьма более 1 см/ч против 0,05 мм/ч для объемных кристаллов). Изобретение обеспечивает получение монокристаллических пленок твердого раствора висмут-сурьма с равномерным распределением компонентов по объему.
Наверх