Спосіб отримання монокристалів cdga2se4

Спосіб отримання монокристалів CdGa2Se4, що включає складання шихти з елементарних компонентів Cd, Ge, Se, Sn, синтез у розплаві сполуки CdGa2Se4, її кристалізацію, відпал та 3 спонтанного його закристалізовування, витримують у цьому положенні протягом часу достатнього для утворення зародку кристалу, нарощують на нього монокристал при поздовжньому градієнті кристалізації - 2-5К/мм, швидкості росту 4,37,2мм/добу. Отримують монокристали CdGa2S4 жовтого кольору довжиною 4-5см, діаметром 1,41,8см [Ворошилов Ю.В., Гурзан М.И., Панько В.В., Переш Е.Ю., Риган М.Ю., Коперлес Б.М. Получение и некоторые свойства монокристаллов CdGa2S4 / Докл. акад.наук Укр. ССР. Сер. Б. Геологические, химические и биологические науки. - 1979. - №3. - с.163-165]. Суттєвим недоліком такого способу є те, що він не дозволяє одержати монокристали CdGa2Se4 із стехіометричного складу розплаву цієї сполуки через наявність у сполуки CdGa2Se4 фазового переходу, що приводить до розтріскування кристалу в процесі його охолодження через перебудову кристалічної ґратки. Завданням, на вирішення якого спрямована корисна модель, що пропонується, є отримання великих досконалих монокристалів CdGa2Se4 шляхом зміни технології отримання. Поставлене завдання вирішується таким чином. У відомому способі отримання монокристалів CdGa2Se4, що включає складання шихти із елементарних компонентів Cd, Ge, Se, Sn, синтез у розплаві сполуки CdGa2Se4, її кристалізацію, відпал та охолодження до кімнатної температури за методом Бріджмена-Стокбаргера, згідно з корисною моделлю, що заявляється, склад шихти вибирають із області первинної кристалізації низькотемпературної (НТ) модифікації CdGa2Se4 в частині близькій до метатектичної горизонталі системи CdGa2Se4-SnSe2, вводячи до складу шихти до 55мол.% SnSe2, а синтез і ріст суміщують в одній ампулі, при цьому синтез проводять при 1170К протягом 5год., ріст з швидкістю - 23мм/добу при температурі зони росту та зони відпалу 1120-1170К та 870-920К відповідно і градієнті температур на фронті кристалізації - 1220К/мм. Таким чином, в порівнянні з прототипом, використання в способі, що заявляється, розчинника SnSe2, котрий знижує температуру розплаву, нестехіометричного складу шихти, що відповідає області первинної кристалізації НТ-модифікації CdGa2Se4, температури розплаву не вище 1180К, швидкості кристалізації не вище 3 мм/добу, градієнта температур в зоні кристалізації 12-20К/мм дає можливість вирощувати великі досконалі (довжиною до 40мм, діаметром до 12мм) монокристали CdGa2Se4. Фазові рівноваги на перерізі CdGa2Se4-SnSe2 подані у діаграмі (Фіг.), де 1 - однофазі сплави, 43928 4 2 - двохфазні сплави. Побудована система є квазібінарною, евтектичного типу. Координати бінарної евтектики 77мол.% та 870К. На поверхні ліквідуса має місце ділянка первинної кристалізації НТ-модифікації CdGa2Se4 (5-фази). Ще дві лінії ліквідуса відповідають високотемпературній (ВТ) модифікації потрійної сполуки та SnSe2. Перехід ВТ-модифікації в НТ проходить через метатектичний процес. В даному способі монокристали кадмій селеногалату CdGa2Se4 вирощують із розплавів, збагачених селенідом олова SnSe2, тобто вибирають склад із області первинної кристалізації НТмодифікації CdGa2Se4 в частині близькій до метатектичної горизонталі (до складу шихти вводять до 55мол.% SnSe2). Якщо склад шихти буде стехіометричним, то внаслідок фазового перетворення відбудеться розтріскування кристалів і отримання полікристалічних зразків. Якщо температура розплаву буде нижче 1160К, то гомогенізація розплаву буде не повною, а при температурі вищій 1180К відбувається сублімація GeSe2. Застосування швидкості кристалізації меншої 2мм/добу приведе до збільшення часу вирощування, а більшої 3мм/добу - до отримання полікристалічної булі. Якщо градієнт температур в зоні кристалізації менший 12К/мм, то проходить недостатнє дифузійне перемішування розплаву, а при більшому 20К/мм можливе утворення полікристалів. Спосіб отримання монокристалів CdGa2Se4 ілюструється на такому прикладі проведення технології його отримання. Складали шихту із елементарних компонентів Cd, Ga, Se, Sn. Синтез проводили при температурі 1170К в кварцовій ростовій ампулі та витримували при цій температурі ампулу зі сплавом протягом 5год для примусової гомогенізації. Потім без охолодження її переносили у попередньо виведену на режим росту ростову піч. Закристалізовували 5мм розплаву, рекристалізували його протягом 100год., оплавляли 2мм затравки при температурі 1170К, нарощували на неї монокристал при градієнті температур на фронті кристалізації - 15К/мм; швидкості росту - 2мм/добу; відпалювали його при 870К протягом 100год; охолоджували до кімнатної температури з швидкістю 50-70К/добу. Одержана буля складалася із двох частин: верхня - евтектика складу CdGa2Se4+SnSe2, нижня монокристал CdGa2Se4. Таким чином, завдяки використанню SnSe2 як розчинника, отримані великі досконалі кристали сполуки CdGa2Se4, що володіє фазовим переходом, наявність якого утруднює одержання її монокристалів із шихти стехіометричного складу. 5 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 43928 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601