Матеріал на основі напівпровідникового твердого розчину селеніду галію-індію для функціональних пристроїв оптоелектроніки

Матеріал для функціональних пристроїв оптоелектроніки на основі напівпровідникового твердого розчину селеніду галію-індію, який відрізняється тим, що як матеріал використовують монокристал напівпровідникового твердого розчину складу, що відповідає формулі (Ga0.2In0.8)2Se3. Винахід відноситься до оптичного приладобудування, зокрема до функціональних пристроїв оптоелектроніки для передачі та перетворення інформації в оптичних системах різноманітного призначення і може знайти застосування в різних промислових виробництвах, де має місце використання оптичних затворів, модуляторів та дефлекторів оптичного випромінювання з метою регулювання промислових процесів, особливо у вибухово-, вогне- та радіаційно-небезпечних середовищах. Матеріали для таких пристроїв повинні володіти оптичною активністю та високою прозорістю в робочій області спектра. Дуже важливим при виборі матеріалу є технологічна простота отримання масивних об'ємних монокристалів високої оптичної якості. Крім того, матеріал повинен бути механічно, хімічно та температурно стабільним і не змінювати свої параметри під дією зовнішніх чинників. Відоме використання у ролі матеріалів для функціональних пристроїв оптоелектроніки таких як монокристал напівпровідникового твердого розчину селеніду галію-індію (Ga0,1ln0,9)2Se3 [1]. Недоліком даного матеріалу, попри наявність низького оптичного поглинання, високої прозорості у широкому спектральному інтервалі та значної радіаційної стійкості, є недостатньо високе значення оптичної активності та довгохвильове значення довжини хвилі, при якій має місце температурна незмінність величини питомого повороту площини поляризації. Завдання винаходу полягає у виборі такого матеріалу для функціональних пристроїв оптоелектроніки, який при наявності таких же як у прототипа низького оптичного поглинання, високої прозорості у широкому спектральному інтервалі та значної радіаційної стійкості, володів би вищим значенням значення оптичної активності та короткохвильовішим значенням довжини хвилі, при якій реалізується температурна незмінність величини питомого повороту площини поляризації. Поставлене завдання досягається таким чином, що застосовують монокристал напівпровідникового твердого розчину селеніду галію-індію (Ga0,2ln0,8)2Se3 [2] як матеріал для функціональних пристроїв оптоелектроніки, де вимагається температурна стабільність параметрів, зокрема оптич (19) UA (11) 87210 (13) C2 (21) a200711680 (22) 22.10.2007 (24) 25.06.2009 (46) 25.06.2009, Бюл.№ 12, 2009 р. (72) СТУДЕНЯК ІГОР ПЕТРОВИЧ, КРАНЬЧЕЦ МЛАДЕН, HR, СУСЛІКОВ ЛЕОНІД МИХАЙЛОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" (56) UA 26301, 10.09.2007 WO 0072383, 30.11.2000 GB 1363673, 14.08.1974 UA 25754, 27.08.2007 UA 77305, 15.11.2006 US 5980789, 09.11.1999 RU 2288489, 07.11.2006 Беленький Г.Л., Стопачинский В.Б. Электронные и колебательные спектры слоистых полупроводни 3 87210 4 них затворів, модуляторів та дефлекторів оптичносполуки методом Бріджмена. Із одержаних моного випромінювання. кристалів виготовляють орієнтовані плоскопараМонокристал (Ga0,2ln0,8)2Se3 при кімнатній темлельні пластинки товщиною 1.5 мм вздовж криспературі Т=300 К та довжині хвилі талографічного напрямку [001], які потім шліфують та полірують з усіх сторін на пасті ГОІ. Якщо довеl=(0.6714±0.0005) мкм має значення питомого сти товщину до значення 1.01 мм, то виготовлена повороту площини поляризації rОА=(88.9±0.1) таким чином плоскопаралельна пластинка може град/мм при поширенні оптичного випромінювання бути використана у ролі активного елемента фунвздовж кристалографічного напрямку [001] (фіг.1). кціонального пристрою. При зміні температури кристала в інтервалі Т=77Застосування монокристала напівпровіднико300К значення rОА залишається сталим. Значення вого твердого розчину селеніду галію-індію питомого повороту площини поляризації вимірю(Ga0,2ln0,8)2Se3 як матеріалу для функціональних валося за допомогою метода повного гасіння на пристроїв оптоелектроніки, здатного повертати орієнтованих зразках, виготовлених у формі плосплощину поляризації на 90° на довжині хвилі копаралельних пластин різної товщини в напрямку l=(0.6714±0.0005) мкм, причому кут повороту не [001]. Відносна похибка вимірювань становила змінюється в широкому інтервалі температур менше, ніж 5%. Т=77-300 К. Крім температурно-незалежного значення пиЗастосування монокристала напівпровідникотомого повороту площини поляризації, кристали вого твердого розчину (Ga0,2ln0,8)2Se3 у ролі актив(Ga0,2ln0,8)2Se3 характеризуються низьким оптичного елемента функціональних пристроїв оптоеленим поглинанням та високою прозорістю у широктроніки для передачі та перетворення інформації кому спектральному інтервалі від 0.6 до 16 мкм. в оптичних системах різноманітного призначення Коефіцієнт оптичного поглинання в цьому спектдозволяє значно покращити їх температурну старальному інтервалі менший, ніж 0.1 см-1. Більше більність за рахунок сталого значення питомого того, опромінювання монокристала (Ga0,2ln0,8)2Se3 повороту площини поляризації оптичного випромізагальною дозою 5x1016 см-2 електронів з енергією нювання з довжиною хвилі (0.6714±0.0005) мкм в 8 МеВ не впливає на спектри поглинання. широкому інтервалі температур 77-300 К. Таким чином, даний матеріал володіє рядом Використання монокристала напівпровідникопараметрів, які дозволяють використовувати його вого твердого розчину селеніду галію-індію у ролі активних елементів функціональних при(Ga0,2ln0,8)2Se3 у ролі активного елемента функціостроїв оптоелектроніки, а саме оптичних затворів, нальних пристроїв оптоелектроніки дає можлимодуляторів та дефлекторів оптичного випромінювість застосовувати його в різних промислових вання, принцип дії яких ґрунтується на явищі повиробництвах, де має місце використання оптичвороту площини поляризації падаючого світла. них затворів, модуляторів та дефлекторів оптичноПеревагою монокристала (Ga0,2ln0,8)2Se3 є темпего випромінювання з метою регулювання промисратурна незмінність величини питомого повороту лових процесів, особливо у вибухово-, вогне- та площини поляризації при певній довжині хвилі в радіаційно-небезпечних середовищах. широкому інтервалі температур при наявності ниПланується використання монокристала назького оптичного поглинання, високої прозорості у півпровідникового твердого розчину селеніду гаширокому спектральному інтервалі та значної ралію-індію (Gao2lnO8)2Se3 в лабораторіях УжНУ при діаційної стійкості. виконанні фундаментальних досліджень нових Приклад. напівпровідникових матеріалів. Для одержання 10 г речовини (Ga0,2ln0,8)2Se3 ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: брали 0.6218 г Ga, 4.0963 г In та 5.2819 г Se і за1. Застосування монокристала напівпровіднигружали у вакуумовану кварцеву ампулу довжикового твердого розчину селеніду галію-індію ною 160 мм та діаметром 20 мм, в якій потім про(Ga0,1ln0,9)2Se3 як матеріалу для функціональних водили синтез з використанням таких пристроїв оптоелектроніки: Патент України температурних режимів: а) протягом 1 год прово№26301, МПК G01K17/08 (2007.01) / Студеняк І.П., дили нагрівання до температури 823 К і витримуКраньчец М., Сусліков Л.М. - №u200705590; Заяввали при цій температурі протягом 1 дня з метою лено 21.05.2007; Опубл. 10.09.2007, Бюл. №14. - 2 уникнення розтріскування ампули; б) швидко нас - прототип грівали (з швидкістю 50 К/год) до температури 2. Popovic S., Celustka В., Ruzic-Toros Z., Broz 1270 К, витримували протягом 1 год при цій темD. X-ray diffraction study and semiconducting properпературі та охолоджували до кімнатної темпераties of the system Ga2Se3-In2Se3.// Phys. Stat. Sol. тури при виключеній печі. Отриманий полікриста(a). - 1977.-Vol.41. - P.255-262. лічний матеріал розтирався у грубий порошок і проводилося вирощування монокристалів даної 5 Комп’ютерна верстка В. Мацело 87210 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