Спосіб отримання монокристалів ag0,5pb1,75ges4

Реферат: Спосіб отримання монокристалів Ag0,5Pb1,75GeS4 з розплаву включає компоновку шихти з простих речовин Ag, Pb, Ge, S відповідно до стехіометричного складу, синтез її та вирощування монокристалів вертикальним методом Бріджмена-Стокбаргера, при цьому синтез і ріст проводять в одному і тому ж ростовому кварцовому контейнері. Процес вирощування монокристалів проводять при наступних параметрах: температура зони розплаву - 1000-1040 Κ; температура зони росту - 760-780 Κ; градієнт температур на границі рідкої та твердої фаз - 15-18 Κ/мм; швидкість опускання ростового кварцового контейнера - 4-6 мм/добу; швидкість охолодження до температури відпалу - 8-10 Κ/год.; температура в зоні відпалу - 660-680 Κ; час відпалу - 200-250 год.; швидкість охолодження - 10 Κ/год. UA 111911 U (12) UA 111911 U UA 111911 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до матеріалознавства, а саме до технологій отримання монокристалів, які мають напівпровідникові і нелінійно-оптичні властивості та можуть використовуватись в квантовій електроніці, в конструкціях електронних приладів, оптичних фільтрах, параметричних генераторах світла. Відомий спосіб отримання монокристалів AgGaGeS4 із елементарних компонентів Ag, Ga, Ge, S у відповідності із стехіометричним складом. За цим способом попередньо проводять порційний синтез 2-3 г сплавів стехіометричного складу AgGaGeS4 протягом 10-15 хв., обертають ампули зі сплавами протягом 45-50 годин при 1220-1270 Κ для примусової гомогенізації сплавів та охолоджують їх до кімнатної температури зі швидкістю 40-50 Κ/год., подрібнюють до порошкоподібного стану, перевантажують шихту в ростову ампулу, отримують з неї гомогенний розплав при 1220-1270 Κ, кристалізують 4-5 мм розплаву та витримують його 90-110 год. для одержання затравки кристалу, оплавляють 2-3 мм затравки, нарощують монокристал на затравку при градієнті температур в зоні кристалізації 1,5-2 К/мм, температурі зони відпалу 850-890 Κ, часі відпалу 90-120 год., швидкості росту 1,8-2,2 мм/добу, швидкості охолодження до кімнатної температури 50-70 Κ/добу [Декл. патент України на кор. модель 13783, С30В11/00, 2006]. Недоліком цього способу є велика кількість технологічних операцій та те, що він не дає можливості за аналогією операцій, але з відповідним складом сировини отримати якісні монокристали Ag0,5Pb1,75GeS4 (0,12  х 0,25). Найближчим аналогом до запропонованої корисної моделі є спосіб отримання монокристалів Ag2HgSnS4 з розплаву, що включає складання шихти із елементарних компонентів Ag, Sn, S, та попередньо синтезованого HgS. До складу шихти вводять надлишок HgS, синтез та ріст суміщені в одній ампулі з грушеподібним дном, при цьому попередньо проводять синтез сплаву спочатку пальником до повного зв'язування сірки, а потім гомогенізацію розплаву при 1000-1020 Κ протягом 3-5 год. з вібраційним перемішуванням, охолодження спочатку зі швидкістю 8-10 Κ/год. до 410-430 Κ та далі в інерційному режимі при виключеній печі до кімнатної температури; вирощування здійснюють в вертикальній двозонній печі з використанням методу Бріджмена-Стокбаргера при температурах в зоні кристалізації та зоні відпалу 970 та 620-670 Κ, відповідно; градієнті температури на фронті кристалізації 1,5-1,8 Κ/мм; швидкості росту 0,02-0,05 мм/год.; час відпалу 100-150 год.; швидкість охолодження до кімнатної температури 8-12 Κ/год. [Декл. патент України на кор. модель 70719, С30В 11/00]. Недоліком цього способу є те, що він не дає можливості за аналогією операцій, але з відповідним складом сировини отримати якісні монокристали Ag0,5Pb1,75GeS4. В основу корисної моделі поставлена задача отримання великих досконалих монокристалів Ag0,5Pb1,75GeS4. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб вирощування монокристалів Ag0,5Pb1,75GeS4 з розплаву, що включає складання шихти із простих речовин Ag, Pb, Ge, S відповідно до стехіометричного складу, синтез сплаву, кристалізацію, відпал та охолодження до кімнатної температури з використанням вертикального методу Бріджмена-Стокбаргера, при цьому синтез і ріст проводять в одному і тому ж ростовому кварцовому контейнері з конічним дном, попередньо проводять синтез сплаву у полум'ї киснево-газового пальника до повного зв'язування сірки, потім - гомогенізацію розплаву у печі шахтного типу при 1070-1090 Κ протягом 6 год., охолодження до кімнатної температури в режимі виключеної печі; поміщення ампули в вертикальну двозонну піч і згідно з корисною моделлю, процес вирощування монокристалів проводять при наступних параметрах: температура зони розплаву - 1000-1040 Κ; температура зони росту - 760-780 Κ; градієнт температур на границі рідкої та твердої фаз - 15-18 Κ/мм; швидкість опускання ростового кварцового контейнера - 4-6 мм/добу; швидкість охолодження до температури відпалу - 8-10 Κ/год.; температура в зоні відпалу - 660-680 Κ; час відпалу - 200-250 год.; швидкість охолодження - 10 Κ/год. Таким чином, у порівнянні з найближчим аналогом, використання в заявленому способі температури зони росту і зони відпалу 760-780 Κ і 660-680 Κ, швидкості кристалізації 4-5 мм/добу, градієнта температур в зоні кристалізації 16-18 Κ/мм дає можливість вирощувати великі досконалі (довжиною до 40 мм, діаметром до 20 мм) монокристали Ag0,5Pb1,75GeS4. Застосування швидкості кристалізації, меншої 4 мм/добу призведе до збільшення часу вирощування, а більшої 6 мм/добу - до отримання полікристалічної булі і розтріскування зразків. Якщо градієнт температур в зоні кристалізації менше 15 Κ/мм, то проходить недостатнє дифузне перемішування розплаву, а при більшому 18 Κ/мм можливе утворення полікристалів. 1 UA 111911 U 5 10 15 Якщо час відпалу менше 200 годин, то в кристалі присутні механічні напруги, зменшується оптична неоднорідність, більше 250 годин - збільшується час росту монокристала. Спосіб отримання монокристалів Ag0,5Pb1,75GeS4 ілюструється на наступному прикладі проведення технології його отримання. Складали шихту з високочистих елементарних компонентів Ag, Pb, Ge, S стехіометричного складу. Синтез шихти і власне ріст кристалу суміщали в одній ампулі з конічним дном, яку вакуумували та запаювали. Проводили попередній синтез шляхом нагріву ампули з шихтою в полум'ї киснево-газового пальника для зв'язування сірки. Далі ампулу ставили у піч шахтного типу і проводили синтез сплавів за наступних умов: нагрівання до 1070-1090 Κ зі швидкістю 50 Κ/год., витримка протягом 6 год., охолодження в режимі виключеної печі. Потім ампулу поміщали в вертикальну двозонну піч і проводили вирощування монокристалів при таких параметрах: температура зони розплаву - 1020 Κ; температура зони росту - 770 Κ; градієнт температур на границі рідкої та твердої фаз - 18 Κ/мм; швидкість опускання ростового кварцового контейнера - 5 мм/добу; швидкість охолодження до температури відпалу - 10 Κ/год. Відпал проводили при 670 Κ упродовж 250 год., після чого обидві зони печі охолоджували до кімнатної температурі зі швидкістю 10 Κ/год. Отримано однорідні монокристали складу Ag0,5Pb1,75GeS4 довжиною 50 мм і діаметром 20 мм. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Спосіб отримання монокристалів Ag0,5Pb1,75GeS4 з розплаву, який включає компоновку шихти з простих речовин Ag, Pb, Ge, S відповідно до стехіометричного складу, синтез її та вирощування монокристалів вертикальним методом Бріджмена-Стокбаргера, при цьому синтез і ріст проводять в одному і тому ж ростовому кварцовому контейнері, який відрізняється тим, що процес вирощування монокристалів проводять при наступних параметрах: температура зони розплаву - 1000-1040 Κ; температура зони росту - 760-780 Κ; градієнт температур на границі рідкої та твердої фаз - 15-18 Κ/мм; швидкість опускання ростового кварцового контейнера - 4-6 мм/добу; швидкість охолодження до температури відпалу - 8-10 Κ/год.; температура в зоні відпалу - 660-680 Κ; час відпалу - 200-250 год.; швидкість охолодження - 10 Κ/год. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2