Спосіб одержання однорідних напівізолюючих монокристалів cdte:cl для створення на їх основі детекторів-спектрометрів ядерного випромінювання

Спосіб одержання однорідних напівізолюючих монокристалів CdTe СІ для створення на їх основі детекторів-спектрометрів ядерного випромінювання, що включає вирощування монокристалів з розплаву методом Бріджмена Стокбаргера, який відрізняється тим, що полікристалічний порошок синтезованого CdTe поміщають у робочу камеру трисекційної кварцової ампули, ампулу розміщують в температурному полі горизонтальної трубчатої печі з градієнтом температури 30-50К/СМ і проводять термообробку у вакуумі при залишковому тиску < 10 4Па в діапазоні температур нижче точки плавлення сполуки, а потім разом з добавкою CdCb використовують як матеріал для проведення спрямованої кристалізації Винахід відноситься до області технології вирощування досконалих кристалів напівпровідникових сполук A N B VI , а більш конкретно - до технології вирощування однорідних напівізолюючих монокристалів CdTe СІ Відомо спосіб вирощування з розплаву однорідних монокристал ічних зливків CdTe методом зміни градієнту температури і тиску пари кадмію [1] В [2] для підвищення однорідності властивостей монокристалів телуриду кадмію розплав сполуки розміщується в односекційній ампулі при однаковій температурі всієї його поверхні і кристалізація ведеться паралельно цій поверхні Основним недоліком наведених способів є те, що їх застосування є обмеженим і не поширюється на легований CdTe ядерного випромінювання зі спектрометричними характеристиками Задача, що вирішується винаходом, є отримання напівізолюючих монокристалів CdTe СІ спектрометричної якості Вказана задача вирішується тим, що в запропонованому способі одержання напівізолюючих монокристалів CdTe СІ з розплаву методом Бріджмена-Стокбаргера попередньо проводиться термообробка синтезованого телуриду кадмію у вакуумі, використовуючи температурне поле з градієнтом температури Внаслідок проведеного пошуку не знайдено способи з ознаками, які співпадали би з ознаками запропонованого способу, що забезпечує ВІДПОВІДНІСТЬ останнього критерію -"новизна" З відомих літературних джерел не випливає, що попередня термообробка у вакуумі синтезованого CdTe дозволить отримати монокристали CdTe СІ спектрометричної якості Ця обставина забезпечує ВІДПОВІДНІСТЬ заявленого способу критерію "винахідницький рівень" Для реалізації запропонованого способу може бути використане існуюче традиційне обладнання, яке широко використовується в промисловості та лабораторній практиці Ця обставина забезпечує ВІДПОВІДНІСТЬ критерію "промислова придатність" В способі, що пропонується отримуються однорідні напівізолюючі монокристали CdTe СІ спек Найбільш близьким до розробленого нами способу є спосіб [3], де вирощування з розплаву методом Бріджмена-Стокбаргера однорідних монокристалічних напівізолюючих зливків CdTe СІ забезпечується вилученням джерела "забруднення" домішками вуглецю та кисню внаслідок застосування подвійних кварцових ампул без графітизації внутрішніх стінок При цьому легування домішкою хлору здійснюють методом добавки в розплав розрахованої наважки сполуки CdCb Однак цей спосіб не забезпечує одержання монокристалів CdTe СІ спектрометричної якості, придатних для створення на їх основі детекторів-лічильників ю 00 ю 58151 трометричної якості Спосіб здійснюють так Синтез CdTe проводять у подвійних неграфітизованих кварцових ампулах, при цьому проміжок між стінками ампул заповнюють інертним газом Блочні або дрібнозернисті зливки синтезованого CdTe перетирають в порошок і розміщують в трьохсекційній неграфітизованій кварцовій ампулі, яка складається з робочої камери, капіляру та резервуару Конфігурація ампул є аналогічною до описаної в [4] Синтезований матеріал у вигляді пол і кристалічного порошку сполуки CdTe відпалюють у вакуумі, використовуючи трьохсекційні неграфітизовані кварцові ампули і температурне поле з повздовжним градієнтом температури 30-50К/СМ, який визначається як І де Ті і І2 значення температури ВІДПОВІДНО гарячого і холодного КІНЦІВ кварцової трьохсекційної ампули, І - загальна довжина ампули При цьому Ту фіксується в діапазоні температур нижче точки плавлення сполуки В результаті термообробки відбувається очищення матеріалу від легколетючих домішок і зверхстехюметричного надлишку кадмію, розташованого у міжвузловинах кристалічної ґратки Після цього очищений синтезований CdTe разом з добавкою CdCb поміщають в ПОДВІЙНІ неграфітизовані кварцові ампули з конічним дном та інертною атмосферою між стінками для проведення процесу вирощування монокристалів CdTe СІз розплаву традиційним методом БріджменаСтокбаргера Приклад В якості вихідних компонентів для синтезу телуриду кадмію використовують телур марки ТВ-4 і кадмій марки КД-0000 Чисті компоненти, зважені у стехіометричному співвідношенні, загальною масою до 1000 г поміщають у неграфітизовану кварцову ампулу, яку відкачують до залишкового тиску 1,5х104Па і евакуюють Потім її вставляють у таку ж ампулу, проміжок між стінками заповнюють аргоном при тискові 8х104 Па і евакуюють Синтез проводять в горизонтальних трубчатих печах при відсутності повздовжнього градієнту температури в області розташування ампули із застосуванням механічного перемішування розплаву методом гойдання установки Синтезований CdTe у вигляді порошку засипають у робочу камеру трьохсекційної ампули з І=25см Ампулу відкачують до залишкового тиску 1,5х104Па, евакуюють і розміщують у температурному полі горизонтальної трубчатої печі при Ті=1300К і значенні градієнту температури ~ ЗОК/см В процесі термообробки синтезованого CdTe протягом 3-4діб відбувається виділення з порошку і накопичення в резервуарі легколетючих домішок і зверхстехюметричного кадмію Таким чином, отримують очищений від легко летючих домішок стехіометричний CdTe, який використовують для вирощування кристалів з розплаву методом Бріджмена-Стокбаргера Результати досліджень отриманого матеріалу - напівізолюючих монокристалів CdTe СІ - дозволяють зробити висновок, що запропонований спосіб забезпечує спектрометричні характеристики детекторів ядерного випромінювання, створених на його основі (Фіг 1,2 Спектри радіоізотопу 57Со, отримані при Т=300К детекторами на основі монокристалів CdTe СІ квазінапівсферичної конфігурації з різними значеннями робочого об'єму 4 5х4 5х2 2мм3(а) і 2 5x2 5x1 25(Ь)) Енергетичний еквівалент шумів електроніки становить - ^ к е ^ ) Такі монокристали можуть бути використані і за іншим призначенням, а саме для створення фоторезисторів, фотодюдів, електрооптичних та акустооптичних модуляторів, інфрачервоних фільтрів, сонячних елементів, елементів нелінійної оптики тощо Джерела інформації 1 О А Матвеев, А И Терентьев Особенности выращивания кристаллов из расплава//Физика и техника полупроводников -1995-Т29 -С 378-383 2 А В Савицкий, П А Павлин, К С Ульяницкий, В И Чоботар Способ получения монокристаллов теллурида кадмия А с СССР № 1272766, опубл 22 07 1986г 3 П М Ткачук Вирощування та властивості телуриду кадмію, компенсованого домішкою хлору// Науковий вісник Чернівецького університету 1999 -в 66 -С 28-30 4 Buck Р , Nitsche R Sublimation growth and Xray topographic characterization of CdTe single crystals//J Cryst Growth-1980-v 48-P 29-33 58151 «r.l Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна