Процес отримання монокристалів кадмію

1. Процес отримання монокристалів кадмію, що складається з етапів завантаження наважки, подальшої перекристалізації при T1  594K , який відрізняється тим, що додатково проводять етап температурного відпалу при температурах, що визначають його напівпровідникові та/або механічні властивості. 2. Процес отримання монокристалів кадмію за пунктом 1, який відрізняється тим, що його напівпровідникові властивості задають температурним відпалом при температурах T2  5218 K та/або , Корисна модель належить до технології монокристалів кадмію, що можуть бути використані у виробництві матеріалів електронної техніки, які застосовуються у приладобудуванні пристроїв та приладів нового покоління. Відомі процеси отримання кадмію за допомогою класичних методів виділення з водних розчинів [1] з подальшою очисткою електрогальванічними методами. Ці процеси дозволяють отримувати кадмій певної якості та геометричних розмірів, що далі застосовуються для виготовлення різних виробів, які застосовуються у народному господарстві. Ступінь чистоти кадмію, в цьому випадку, недостатня для його застосування для виготовлення різних деталей електронної, лазерної та інших галузях техніки [2]. Існує технологія, що дозволяє отримувати злитки кадмію, які далі використовуються для виготовлення матеріалів опто-, фото - та інших галузей електроніки і оптичних фільтрів ІК- техніки [3]. При їх отриманні температурний відпал злитків не проводиться. Із існуючих аналогів найбільш близьким за технічною суттю є процес отримання кристалів кадмію, що складається із етапів завантаження наважки та її перекристалізації при температурі 594 К. Кристали кадмію, отримані по вищевказаній тех нології, характеризуються недостатньою структурною досконалістю та досить малим значенням механічної міцності. Задачею даної корисної моделі є створення технології монокристалів кадмію, яка б характеризувалася можливістю отримання злитків з високим ступенем структурної досконалості при збільшених значеннях їх чистоти та механічної міцності. Вказана задача вирішується тим, що у запропонованому процесі отримання монокристалів кадмію, який складається з етапів завантаження наважки, її перекристалізації при температурі T1  594K та подальшого температурного відпалу, їх напівпровідникові властивості задаються температурним відпалом при температурах T2  5218 K та/або T3  416K , а механічні влас, T3  416K . 3. Процес отримання монокристалів кадмію за пунктом 1, який відрізняється тим, що його механічні властивості задають температурним відпалом при температурах та/або T4  978K T5  353K . Відповідність критерію "новизна" запропонованому процесу забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. В корисній моделі запропоновано принципово нове вирішення процесу отримання монокристалів кадмію, який складається з етапів завантаження (13) 62627 (11) UA та/або (19) тивості - при температурах T4  978K U T5  353K . 3 62627 наважки, її перекристалізації при T1  594K та подальшого температурного відпалу, причому, їх напівпровідникові властивості задаються температурним відпалом при температурах T2  5218 K , та/або T3  416K , а механічні властивості - при температурах T4  978K та/або T5  353K . Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, її реалізація можлива на існуючих підприємствах електронного і приладобудівного напрямків. 4 Великий об'єм досліджень, який був проведений нами показав, що у випадку прийняття концепції молекулярної моделі кадмію з гексагональною елементарною коміркою, яка характеризується складною структурою хімічного зв'язку з п'ятьма нееквівалентними компонентами i (1  i  5) , що визначаються квантовим термодинамічним станом. Це, в свою чергу, обумовлює появу послідовної тонкої структури, температур як їх утворення, так і руйнування - (T1  T5 ) та відповідних поліморфних станів кадмію. Результати теоретичних розрахунків чисельних значень цих температур для кадмію наведені в табл. 1. Таблиця 1 і  i (Ri, A ) Ті К 1 1 (R1  2,979) 594 2 2 (R2  2,9845) 3 3 (R3  2,9899) 521,8 Така складна структура цього елементу, поряд з традиційною складовою - металевим характером хімічного зв'язку, обумовлює появу і ковалентної складової. При цьому, слід відмітити, що ковалентна складова хімічного зв'язку, яка визначається температурами (T2 , T3 ) , обумовлює напівпровідникові властивості кристалів, а металева складова, що визначається температурами (T4 , T5 ) - їх механічні властивості. У зв'язку з такими фізико-хімічними особливостями, нами була запропонована наступна послідовність виконання технологічного процесу отримання монокристалів кадмію. Вихідний матеріал у вигляді полікристалічного злитка кадмію (наприклад марки Cd-00), що розташовано у відповідному контейнері з спектрально чистого графіту МПГ 4, розміщується у стандартній ростовій установці (зонної плавки або Чохральського) та далі, при температурі T1  594K , проводять процес направленої кристалізації, після чого, в залежності від призначення матеріалу (його застосування як елементів оптичної, лазерної, фото-, оптоелектронної, термоелектрики і інших галузей техніки), проводять вибраний температурний відпал. Якщо кадмій призначений для виготовлення відповідних матеріалів напівпровідникової електроніки, то в цьому випадку проводять високотемпературний відпал при температурах T2  5218 K , та/або T3  416K . Це веде до утворення якісних складових хімічного зв'язку  2 та  3 , що далі обумовлює високу структурну досконалість отриманих кристалів як кадмію, так і відповідних матеріалів на їх основі. У випадку застосування кадмію для виготовлення матеріалів, які повинні характеризуватися підвищеною механічною міцністю, то крім вищезазначеного відпалу проводять ще й додатковий 416 4  4 (R4  3,3917) 378 5 5 (R5  3,6912) 353 низькотемпературний відпал при температурах T4  978K та/або T5  353K . Це підвищує якість складових хімічного зв'язку  4 та  5 , що обумовлює збільшення механічної міцності як монокристалів кадмію, так і матеріалів на їх основі. Дослідження ступеня чистоти монокристалів кадмію, отриманих по відомій та запропонованій нами технологіях, показали, що ця величина у -6 першому випадку складає 3·10 мас. %, а в дру-8 гому - 8·10 мас. %, причому в останньому випадку механічна міцність кадмію зросла в 1,2-1,5 разів. Запропонований технологічний процес розширює як технологічні можливості кадмію, так і потенційну базу нових ефектів, що веде до зростання їх практичного застосування при підвищенні їх якісних та кількісних характеристик. Джерела літератури: 1. Пат. 2085513 РФ, С02Е1/70. Способ извлечения кадмия из водных растворов / Дресвянников А.Е., Григорьева P.O., заявитель и патентообладатель - Казанский государственный технологический университет. - заявка №95115289/25 от 29.08.1995; опубл. 27.07.1997. 2. Пат. 2980500 USA. Method for the preparation of semiconductor cadmium compounds/Herbert Miller, Needham Mass., Monsanto Chemical Company. -№730825; filed 25.04.1958; patented 18.04.1961. 3. Ащеулов А.А. Фізико-хімічні основи технології оптичних, анізотропних термоелектричних і оптико термоелектричних матеріалів із антимоніду кадмію. Автореф. дис. д.т.н., Чернівці 1994,47 с 4. Ащеулов А.А., Воронка Н.К., Маренкин С.Ф. и др. Получения и методы анализа высокочистого кадмия. Кн.: Материаловедение соединений груп2 5 пы А В . Черновцы: ЧНУ, 1990.117с. 5 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 62627 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601