Спосіб отримання монокристалів cdte та g-твердих розчинів на його основі, що утворюються у взаємній системі cu,cd,in

Спосіб отримання монокристалів CdTe та утвердих розчинів на його основі, що утворюються у взаємній системі Cu,Cd,In||Se,Te, який включає 3 ких досконалих монокристалів CdTe та -твердих розчинів системи Cu,Cd,In||Se,Te шляхом зміни технології отримання. Поставлена задача вирішується таким чином. У відомому способі отримання монокристалів CdTe та твердих розчинів на його основі, що утворюються у взаємній системі Cu,Cd,In||Se,Te, який включає складання шихти, синтез у тепловому потоці з джерела тепла та вирощуванні монокристалів із розплаву з подальшою кристалізацією та охолодженням до кімнатної температури за модифікованим варіантом методу БріджменаСтокбаргера, згідно з корисною моделлю, що заявляється, синтез проводять у два етапи, перший з яких полягає у нагріванні шихти для зв'язування її компонентів, взятих у стехіометричній кількості, а другий етап полягає у гомогенізації отриманого з шихти розплаву, при цьому шихту складають з елементарних компонентів Cu, In, Cd, Se, Те. Таким чином, в порівнянні з прототипом, використання в способі, що заявляється, максимальної температури розплаву 1470 K, тривалої гомогенізації розплаву при максимальній температурі, швидкості кристалізації не вище 2 см/добу, градієнта температур в зоні кристалізації 14 K/см та тривалого відпалу при 870 K дає можливість вирощувати великі досконалі (довжиною до 40 мм, діаметром до 12 мм) монокристали CdTe та тверді розчини на його основі, які утворюються у взаємній системі Cu,Cd,In||Se,Te. Вихідні склади для росту монокристалів вибирали із області гомогенності у-твердих розчинів системи Cu,Cd,In||Se,Te по перерізу CuInSe22CdTe. Фазові рівноваги на перерізі CuInSe22CdTe, який відповідає одній із діагоналей вищевказаної взаємної системи, подані у діаграмі (фіг. 1). Ліквідус і солідус перерізу представлені лініями початку і завершення первинної кристалізації твердих розчинів, що утворюються на основі ВТмодифікацій тернарної сполуки і CdTe, та вигнуті в сторону абсциси. В підсолідусній частині відбувається частковий розклад -твердих розчинів із утворенням α-твердих розчинів на основі халькопіритних модифікацій CuInSe2 та CuInTe2. При температурі відпалу область гомогенності -твердих розчинів досить значна і знаходиться в межах 26100 мол. % 2CdTe. Область гомогенності твердих розчинів не перевищує 8 мол. % 2CdTe. Синтез, гомогенізація та вирощування кристала в одному контейнері забезпечує більш високу чистоту кристала. 63598 4 Якщо температура розплаву буде нижче 1470 K, то гомогенізація розплаву не пройде повною мірою. Застосування швидкості кристалізації меншої 2 см/добу приведе до збільшення часу вирощування, а більшої 3 см/добу - до отримання менш структурно досконалих кристалів. Якщо градієнт температур в зоні кристалізації менший 14 K/см, то проходить недостатнє дифузійне перемішування розплаву, а при більшому 18 K/см можливе утворення полікристалів. При відсутності ізотермічного відпалу кристали утворюються нерівноважними. Використання тривалого відпалу при досягненні кристалом ізотермічної зони забезпечує рівноважність отриманих кристалів. Спосіб отримання монокристалів ілюструється на такому прикладі проведення технології його отримання. Складали шихту із елементарних компонентів Cu, Cd, In, Se, Те. Синтез проводили у два етапи. Перший етап синтезу полягав в нагріванні контейнера в полум'ї киснево-газового пальника для зв'язування компонентів. Потім без охолодження його переносили у попередньо виведену на режим росту ростову піч (фіг. 2). На другому етапі проводили гомогенізацію розплаву при 1470 K шляхом 4-годинного обертання контейнера у горизонтальній печі з невеликим нахилом (5-10°) за допомогою двигуна, з'єднаного із ампулою через кварцовий шток. Після гомогенізації розплаву починали переміщення контейнера по горизонталі зі швидкістю 2 см/добу. Температурний градієнт на фронті кристалізації не перевищував 14 K/см. Після досягнення ізотермічної зони при 870 K кристали відпалювали упродовж 250 год., і потім охолоджували до кімнатної температури зі швидкістю 100 K/добу. В результаті отримували монокристали або монокристалічні блоки із розмірами, придатними для фізичних досліджень. Таким чином, завдяки використанню горизонтального методу вирощування кристалів з попереднім зв’язуванням компонентів, гомогенізацією розплаву та тривалим відпалом при температурі 870 K, отримані великі досконалі кристали CdTe та тверді розчини на його основі (фіг. 3), які утворюються у взаємній системі, що має фазовий перехід, наявність якого утруднює одержання монокристалів із шихти стехіометричного складу. 5 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 63598 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