Способ получения монокристаллов дифосфида кадмия тетрагональной модификации повышенной оптической прочности

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ДИФОСФИДА КАДМИЯ ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ ПОВЫШЕННОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ(71) Заявитель Государственное научнопроизводственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(72) Авторы Трухан Владимир МихайловичШлковая Татьяна ВасильевнаФекешгази Иштван Винцеевич(73) Патентообладатель Государственное научно-производственное объединение Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению(56)11194 1, 2008.20000330, 2001. МАРЕНКИН С.Ф. и др. Фосфиды, арсениды цинка и кадмия. ГНПО НПЦ НАН Беларуси по материаловедению. Минск, 2010. - С. 62-63.15330 1, 2012.1110156288 , 2011.(57) Способ получения монокристалла дифосфида кадмия тетрагональной модификации из поликристаллического дифосфида кадмия, при котором помещают поликристаллический дифосфид кадмия в вакуумированную кварцевую ампулу с коническим дном, помещают ее в двухзонную печь, нагревают в зоне сублимации и перемещают в зону кристаллизации дифосфида кадмия и проводят последующий гомогенизирующий отжиг, отличающийся тем, что температура в зоне кристаллизации составляет 1010-1020 К при температурном градиенте между зонами сублимации и кристаллизации 3-7 К, а гомогенизирующий отжиг проводят при температуре 940-970 К в течение 24 ч. Изобретение относится к области химии, в частности к способу выращивания монокристаллов дифосфида кадмия тетрагональной модификации (2) с повышенной оптической прочностью. Известно, что материалы группы(-,-, ) могут быть использованы в оптоэлектронике и полупроводниковой технике 1. Дифосфид кадмия может быть применен в устройствах для измерения температуры при наличии в измеряемой области НЧ-, ВЧ- или СВЧ-электромагнитных полей 2, при изготовлении устройств для контроля температурного поля 3. На основе (2) созданы активные элементы управления длительностью импульсов излучения твердотельных лазеров и предложены многоканальные устройства задержки оптического сигнала 4. Известен способ получения монокристаллов дифосфида кадмия из паровой фазы, в котором монокристаллы 2 получают путем пересублимации поликристаллического материала при температурах в зоне кристаллизации 980-1010 К 5. Процесс выращивания ведут в вакуумированных кварцевых ампулах с носиком, оттянутым для затравливания 18269 1 2014.06.30 монокристалла, и разницей температур между зонами выращивания и испарения 3-8 К. Перемещение ампулы в сторону зоны кристаллизации со скоростью 0,6-0,8 мм/ч, равной скорости роста кристалла, обеспечивает постоянство температуры зоны испарения в течение всего процесса выращивания и сохранение неизменности условий роста. В этом способе получают монокристаллы (2) диаметром до 20 мм с оптической прочностью 12 МВт/см 2. Основным недостатком вышеприведенного способа является незначительная оптическая прочность получаемых монокристаллов (2), что ограничивает их использование при изготовлении оптических элементов лазерной техники. Наиболее близким к заявленному способу получения монокристаллов дифосфида кадмия относится способ, включающий нагрев в вакуумированной кварцевой ампуле с коническим дном поликристаллического дифосфида кадмия до температуры испарения(1013-1027 К) и последующее осаждение из газовой фазы в зоне кристаллизации (9801000 К) при наличии температурного градиента между зонами 6-9 К и постоянной температуры в зоне кристаллизации, поддерживаемой перемещением ампулы со скоростью 0,40,5 мм/ч в сторону зоны кристаллизации с последующим гомогенизирующим отжигом при температурах 830-850 К в течение 72 ч 6. К основным недостаткам прототипа относится продолжительность (72 ч) гомогенизирующего отжига при температурах 830-850 К. Задачей изобретения является уменьшение времени гомогенизирующего отжига(2) путем увеличения температуры в зоне кристаллизации и уменьшения температурного градиента. Поставленная задача решается тем, что монокристалл дифосфида кадмия тетрагональной модификации получают из поликристаллического дифосфида кадмия, который помещают в вакуумированную кварцевую ампулу с коническим дном, помещают ее в двухзонную печь, нагревают в зоне сублимации и перемещают в зону кристаллизации дифосфида кадмия и проводят последующий гомогенизирующий отжиг, причем температура в зоне кристаллизации составляет 1010-1020 К при температурном градиенте между зонами сублимации и кристаллизации 3-7 К, а гомонизирующий отжиг ведут при температуре 940-970 К в течение 24 ч. Способ реализуют следующим образом. Поликристаллический (2) загружают в кварцевую ампулу с коническим дном, которая подвергалась специальной обработке в смеси плавиковой и серной кислот с последующей промывкой бидистиллированной водой и сушкой. Длина ампулы составляет 120 мм, внутренний диаметр - 22 мм. Кварцевую ампулу откачивают до 10-3 Па и отпаивают. Выращивание и отжиг монокристаллов (2) осуществляют в двухзонной печи сопротивления, температура в которой регулируется регулятором температуры РИФ 101. Включают печь и температуру в зоне кристаллизации ампулы повышают до 1010-1020 К, а температуру в зоне сублимации поддерживают в пределах 1013-1027 К. При достижении указанных температур включают протяжку и начинают перемещать ампулу в сторону зоны кристаллизации со скоростью 0,6-0,8 мм/ч,равной скорости роста монокристаллов дифосфида кадмия тетрагональной модификации. Через 100 ч понижают температуру печи до 940-970 К для проведения гомогенизирующего отжига в течение 24 ч. В результате получают монокристаллы (2) с оптической прочностью - 55-60 МВт/см 2. Температурные режимы опытов по выращиванию и отжигу монокристаллов тетрагонального дифосфида кадмия, проведенных по описанному методу, и их результаты сведены в таблицу. При соблюдении режимов выращивания и отжига, приведенных в таблице, получают монокристаллы (2) в виде були диаметром 22 мм и с оптической прочностью 55-60 МВт/см 2 в зависимости от плоскости монокристалла. Качество полученных монокристаллов подтверждено рентгенофазовым анализом на рентгеновском аппарате ДРОН-3 и электронным микроанализом (рентгеновские микроанализаторы -, -6400 и-360 в комплексе со спектрометром АН 10000). 2 18269 1 2014.06.30 Т зоны Т зоны Скорость пере- Длительность Темпера- Время Оптическая опы- испар- конден- мещения ампу- процесса вы- тура от- отжига, прочность,та ния, К сации, К лы, мм/ч ращивания, ч жига, К ч МВт/см 2 1 1020 1015 0,6 90 955 24 55-60 2 1013 1010 0,7 100 940 24 50-58 3 1027 1020 0,8 80 970 24 53-60 На фиг. 1 изображена фотография монокристаллов (2) тетрагональной модификации. На фиг. 2 приведены рентгенограммы плоскостей скола монокристалла (2) тетрагональной модификации. На фиг. 3 приведен результат элементного анализа (рентгеновские спектры) монокристалла (2) тетрагональной модификации. На фиг. 4 приведена зависимость интенсивности проходящего вдоль направления 100 образца (2) излучения рубинового лазераот интенсивности падающего 0 (,). Из зависимости 0 найдено значение оптической прочности 55 МВт/см 2 для данного направления. На фиг. 5 приведена зависимость интенсивности проходящего вдоль направления 001 образца (2) излучения рубинового лазераот интенсивности падающего 0 (,). Из зависимости 0 найдено значение оптической прочности 60 МВт/см 2 для данного направления. Благодаря высокой оптической прочности монокристаллов (2), расширяется диапазон их использования в твердотельных лазерах. Источники информации 1. Лазарев В.Б., Шевченко В.Я., Гринберг Я.Х. Полупроводниковые соединения группы . - М. Наука, 1987. - С. 170. 2. А.с. СССР 917004, 1981. 3. А.с. СССР 1732188, 1992. 4.,,-. -. . -. - 2004. - . 13. - . 15-17. 5. Трухан В.М., Сошников Л.Е., Маренкин С.Ф., Голякевич Т.В. Выращивание и свойства монокристаллов -2. Неорганические материалы. - 2005. - Т. 41. -9. - С. 1031-1036. 6. Патент РБ 11194, МПК 830 23/00, 2010. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4