Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт физики твердого тела Российской академии наук

ENG
21.10.2017  
  


В связи с обновлением программного обеспечения сайт находится на реконструкции (некоторые страницы и сервисы могут быть недоступны)

Универсальная технология выращивания кристаллов широкозонных II-VI соединений

Печать

Универсальная технология выращивания кристаллов

широкозонных II-VI соединений

 

Колесников Н. Н., зав. ЛФХОК, ктн.
Борисенко Д. Н., нс ЛФХОК, ктн.

Объемные кристаллы широкозонных II-VI соединений (ZnSe, ZnS, ZnTe, CdSe, CdS, CdTe) и твердых растворов на их основе находят все более широкое применение с развитием акусто- и оптоэлектроники, ИК-техники, ТГц-техники, полупроводниковых детекторов ионизирующих излучений.

Существует много методов выращивания поли- и монокристаллов II-VI соединений (AIIBVI): химическое осаждение из паровой фазы (CVD), выращивание из газовой фазы в замкнутых ампулах, гидротермальный метод, выращивание из раствора в расплаве, а также из расплава с использованием различных модификаций метода Бриджмена. Ни один из перечисленных способов не позволяет получать кристаллы AIIBVI со свойствами, перекрывающими потребности большинства возможных технических применений этих материалов. Так, например, метод CVD не позволяет выращивать объемные монокристаллы; гидротермальный способ и выращивание из раствора в расплаве не позволяют получать высокочистые слитки; кристаллы, выращенные по Бриджмену, в общем случае имеют нестехиометрический состав и содержат большое количество включений (газовых пузырей); були, выращенные из газовой фазы, имеют относительно небольшие размеры (объем) при высокой удельной себестоимости.

В ЛФХОК ИФТТ РАН разработана технология, позволяющая выращивать кристаллы AII BVI для изготовления:

  • проходной, фокусирующей и выводящей оптики ИК-диапазона, в т. ч. оптических элементов для технологических СО2-лазеров;
  • поляризующей и светоделительной оптики ИК-диапазона;
  • электрооптических и механических модуляторов света ИК-диапазона;
  • детекторов и эмиттеров ТГц-излучения;
  • твердотельных элементов полупроводниковых детекторов ионизирующих излучений;
  • электролюминесцентных источников света;
  • усилителей акустических колебаний, активных линий задержки;
  • подложек для последующего выращивания монокристаллов и пленок.

Технология позволяет в процессе выращивания вводить в кристаллы AII BVI различные легирующие добавки, что дополнительно расширяет диапазон возможного использования кристаллов.

К преимуществам технологии следует отнести также возможность частичной переработки отходов. Например, обрезки кристаллов, образующиеся при механической обработке (резке), могут быть снова использованы в качестве исходного материала в процессе выращивания. Технология практически нечувствительна к наличию избыточных (непрореагировавших) компонентов (AII и/или BVI) в исходной шихте, что упрощает синтез сырья и снижает его себестоимость.

Существенно расширяет применение технологии и возможность выращивать кристаллы ряда других халькогенидов металлов, например, GaSe и GaS для нелинейной оптики.

В основу технологии положен способ вертикальной зонной плавки (ВЗП) в атмосфере инертного газа, обычно аргона, созданный в ЛФХОК ИФТТ РАН. Выращивание кристаллов проводится в тонкостенных графитовых тиглях, проницаемых для паров компонентов  (AII и/или BVI).  При этом тигель может иметь произвольный профиль в поперечном сечении, например, кристалл может быть выращен в форме ленты (пластины).

Таким образом, ВЗП, позволяя регулировать основной состав AII BVI, обеспечивает варьирование электрических и оптических свойств кристаллов в широком диапазоне и обуславливает возможности их применения для различных технических целей.

Технология ВЗП уже распространена и на выращивание кристаллов твердых растворов на основе AII BVI, например, Cd1-x Znx Te для детекторов ионизирующих излучений.

ВЗП представляет широкие возможности легирования в процессе выращивания, в т. ч. совместного введения нескольких добавок в растущий кристалл (например, ZnS:Cu:Al).

Оборудование для реализации технологии ВЗП разработано и изготавливается в ИФТТ РАН.



Кристаллы II-VI соединений, выращенные в ЛФХОК ИФТТ РАН

В настоящее время технология и оборудование доведены до стадии опытного производства в лабораторных условиях. Изготовлено свыше 100 опытных партий кристаллов, в т.ч., 72 из них поставлено на экспорт в США, Германию, Францию, Великобританию, Японию, Китай, Израиль и на Тайвань. Все материалы получили высокую оценку заказчиков.

Нерешенной остается задача масштабирования технологии и оборудования до промышленного для последующей организации коммерческого производства кристаллов II-VI соединений.

Контактная информация:
Институт физики твердого тела РАН,
142432 г. Черноголовка, Московской обл.
Тел.: +7-496-522-2074
Факс: +7-496-522-4691
Тел./Факс: +7-496-522-2788
WWW: http://www.sttic.com.ru/lpcbc/lpcbc.html
http://www.issp.ac.ru/lpcbc/
E-mail: lpcbc82@issp.ac.ru

 
Контакты

Телефон: 8(496) 52 219-82
+7 906 095 4402

Факс: +7(496) 522 8160
8(496) 522 8160

Почтовый адрес:ИФТТ РАН, Черноголовка, Московская обл., ул.Академика Осипьяна д.2, 142432, Россия

E-mail:

WWW:www.issp.ac.ru


  

ОБЪЯВЛЕНИЯ