Спосіб одержання кристалів сполук аіівvі

ОПУЬЛИКСВАРО I 1'ГООбЭ /й ОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ № союз советских СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (51)5 с 03 В 11/02 С 30 Б 29/50 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГННТ СССР 1 2 (21) 4722975/26 (22) 24.07.89 (72) В.А.Кобзаръ-Зленко, М.Ш.Файкер, О.Ф.Терейковская и В.К.Комаръ (53) 6 2 1 . 3 1 5 . 5 9 2 ( 0 8 8 . 8 ) (56) Авторское свидетельство СССР t* 1558041, к н . С 30 В 11/02, 1988 (кепубликуемое). (54) СІЮСОВ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ СОЕДИНЕНИЙ A1' BVf (57) Изобретение относится к способам выращивания кристаллов сульфида кад- ' мия методом направленной кристаллизации, изделия к з которых применяются в акустоэлектронике, пьезотехнике оптической и электронной т е х н и к е , и может быть использовано в химической промышленности при получении кристаллов соединений А11 В " . Цель и з о б р е т е к и я - повышение объемной однородности Изобретение относится к способам выращивания кристаллов сульфида кадмия методом направленной кристаплизации, изделия из которых применяются в акустоэлектронике, пьезотехнике, оптической и электронной т е х нике, и может быть использовано в химической промышленности при получении кристаллов соединений A1* B V I . Целью изобретения является повышение объемной однородности э л е к трических свойств кристаллов сульфида кадмия. 4-91 If -!-.- ,электрических свойств кристаллов CdS. 'Способ включает рекристаллизацию исходного материала CdS при температуре 900-1100°С в течение 10-20 ч в атмосфере инертного газа и последующее вьдзаиивание путем направленной кристаллизации расплава в замкнутом объеме. В результате рекристаллизации 'уменьшается удельная поверхность S (м а /г) сульфида кадмия, за счет превращения в твердом состоянии поликристаллических мелкодисперсных частиц в частицы с большими размерами, но в меньшем количестве. В выращенных после такой обработки кристаллах сопротивление не меняется по дли- с не образца s что свидетельствует о S том, что привнос примеси в результате снижения удельной поверхности является минимальным для данных условий кристаллизации. 1 табл. Способ осуществляют следуюшчм образом. Лодочку с навеской 600 г исходного сульфида кадмия помещают в герметичную печь с омическим нагревом, в рабочее пространство которой через гидравлические затворы подают аргон. После вытеснения атмосферных газов из рабочего объема избыточное давление инертного газа в печи выдерживают на уровне 50-150 мм водяного столба. Проводят перекристаллизацию исходлоі^р__мат_ериал:а при нагреве, в ре 1624925 ^ультате которой уменьшается удельная поверхность сульфида кадмия за счет превращения в твердом состоянии поликристаллических мелкодисперсных частиц в частицы с большими размерами, но в меньшем количестве. Скорость рекристаллизации увеличивается с ростом температуры и для предотвращения окисления порошкообразного сульфида кадмия в этих условиях рекристаллизацию осуществляют в защитной атмос— фере аргона. Результаты перекристаллизации сульфида кадмия по оценке удельной поверхности S (м^/г) в зависимости от температуры времени выдержки (в часах) и соответственно удельного сопротивления р ("Ом'см) образцов сведены в таблияу. Удельная поверхность 20 исходного порошкообразного сульфида кадмия составляет 8,6 м^/г, а насыпной удельный вес 1277 г/л. Влияние условий рекристализации на сопротивление изделий из кристалла проверяли 25 на образцах сульфида кадмия с размерами 10x5x5 мм , которые изготавливали соответственно из начальной, средней и конечной частей кристалла по ходу роста после нанесения омического контакта. Такой подход отра- 30 жает динамику изменения взаимозависимых величин - примесей, оттесняемых фронтом кристаллизации, и удельного сопротивления (см. таблицу). 35 Критерием однородности свойств по объему кристалла являемся отношение максимального сопротивления к минимальному и в случае достижения оптимальной величины,, равной единице, свидетельствует о том, что привнес примеси в результате снижение удельной поверхности;, является мизлмальным для данных условий кристаллизации или соответственно их количественное содержание ухе не отражается га. свойствах кристалла» В дачном техническом решении критерий однородности в пределах 1,05-1,0 соответствует требованиям, предъявляемым к кзделиям, изготавливаемых из кристаллов, и достигается в условиях рекристаллизации при 900 С в течение 20 ч 9 а оп• типизация - при 1Ю0°С за tO ч 5 что показано в приведенных примерах и таблице. После проведенной таким образом предварительной обработки исходного материала проводят выращивание кристаллов CdS методом направленной кристалпизации. , П р и м е р 1 „ Контейнер с навеской исходного сульфида кадмия в количестве 600 г, синтезированного для выращивания кристаллов» с удельной поверхностью 8,6 м /г и насыпным t удельным весом 1277 г/л помещают в ч горизонтальную герметичную печь с омическим нагревом. Рабочий объем п е чи через гидравлический затвор заполняют аргоном и после вытеснения атмосферных газпв избыточное давление в печи устанавливают на уровне 50 100 мм водяного столба. _Бключают электронагреватель и температуру в печи доводят до 1Ю0 д С, которую и выдерживают в течение 20 ч при слабом токе аргона. Рекристалличовзнный в эгих условиях сульфид кадмиї имеет удельную поверхность 2 а 4 м^/г и насыпную плотность 2766 г/л. Навеску рекристаллизованного сулвфида кадмия в количестве 300 г помел ю т в грайтогыгй тигель и устанавливают на штоке и манизма перемещения компрессионной гг^чи. Печь вакуумнрунэт и заполняют аргоном до давления 60 ат. Повышают температуру до 1500°С и при этом избыточное давление аргона достигает 100 ат, Протягивают ^нгель со скоростью 30 мм/ч через градиент температур нагревателя для сплавления загрузки в тигле. Посне сплавления сульфида кадмич тигель перемещают в исходное пологсение и осуществляют кристаллизацию, протягивая его со скоростью 4 мм/ч при 1425°С. Измерение удельного сопротивления ню называет постоянную величину 0,05 Ом см на всех образцах, вырезанных из различных участков кристалла» и характеризует однородность свойств кристалла по объему. Эти условия достигаются путем снижения удельной поверхности в 3,5 раза рекристаллизацией порошкообразного сульфида кадмия при 1100°С в течение t0 ч в защитной атмосфере аргона. Естественно, это конечный итог технологически последовательно иеключаемь*х котичественных и качественных: преобразований* взаимообусловленных свойствами кристаллизуемого соединенна, с целью оп 1624925 * тимального проявления необходимых для выращивания кристаллов такого свойств кристалла сульфида кадмия. сульфид3 кадмия позволяет получить Таким образом, технологическое образцы практически с одинаковым сосочетание процессов предварительной противлением, так как прявнос примеподготовки кристаллизуемого соеди* си за счет адсорбции минимальный и нения перед выращиванием кристалла они в процессе роста кристалла равнос учетом конкретного применения измерно распределяются по объему, что делий из кристаллов способствует подтверждает технологическое соглаОПТИМИЗаЦИИ ПрОЯВЛенИЯ СВОЙСТВ КрИ1П сование подготовительной операции перекристаллизации исходного сульфисталла ЇЇ достижения поставленной цеда кадмия с процессом кристаллизации. ли. 1 П р и м е р 6. Рекристаллизацию Пример 2„ Аналогично предыосуществляют при ІІЗО^С в течение дущему примеру сульфид кадмия из этой не партии рекристаглизуют при 15 13 Чс Снижение удельной поверхности 1 500 С в течение 20 ч. Удельная поостается на достигнутом уровне преверхность порошка сульфчда кадмия дыдущего примера 2,4 м 2 /г.Измерение снижается до 7Э3 м^/г соответственно удельного сопротивления образцов осдостигается и снижение удельного сотается на уровне предыдущего примера противления образцов, которое измени-- 20 и свидетельствует о том, что дальнейетсл впредепах 1-30 0м ем э и свидешее повышение температуры выше 1100 С тельствует о достаточно большом кои времени выдержки более 10 ч уже не личестве привносимых технологических отражается на повышении свойств крипримесей '"а счет адсорбции развитой сталлов рлед^/ ЛйШИ" 1. поверхностью. 25 П р и м е р 7. Рекристаллизацию Пример 3. Рекристаллизацию осутествляют при 850 С в течений 10 ч, сульфида кадмия осуществляют при 900 С что дозволяет СНИЗИТЬ удельную пов течение 20 ч, выращивают кристалл верхность до 4 Р 3 м 2 /г. Достигается как и в предыдущих примерах. Повыснижение максимального и минимальношение температуры способствует сниго сопротивления по сравнению со спожению удельной поверхности до 3,2м /г 0 собом выращивания кристаллов без . снижению адсорбции газов ЇЇ влаги., что предварительной обработки исходного выравнивает распределение свойств материала и рекристаллизацией при по длине кристалла за счет снижения 500°С в течение 20 ч, что свидетельсодержания образующихся в расплаве ствует о тенденции снижения удельной технологических примесей, Удачьное поверхности с ростом температуры и сопротивление образцов изменяется в о достаточно высоком лривносе технопределах 0 9 053-0,055 Ом-см, а их логических примесей в расплав и их отношение 1р 04. неравномерном распределении по объему Пример А. Рекристаллизацию кристалла, так как / ' 2 осуществляют при 1000°С в течение 20 ч. Достигнутое снижение удельной Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 2 поверхности до 2,5 м /г уменьшило адсорбционную способность порошка Способ получения кристаллов сон v сульфида кадмия и образование непредединений А B ' , включающий рекристалнамеренно вводимых примесей в кристаллизации) исходного материала при нализуемом расплаве;, что благоприятгреве и последующее выращивание пуно отражается на свойствах кристалтем направленной кристаллизации рас1 ла. Отноиение максимального сопротив плава в замкнутом объеме, о т л и ленич к минимальному равно 1 9 02 ч а ю щ и й с я тем, что й с целью повышения объемной однородности Пример 5. Рекристаллизацию электрических свойств кристалпоз сулькадмия осуществляют при 1100йС в тефида кадмия, рекристаллизацию исходчение t0 ч, а выращивание кристалла ного материала проводят при темперакак и в предыдущих примерах. Достигтуре 900-1100 *С в течение Ю-20 ч нутое снижение удельной поверхности в атмосфере инертного газа. составляет 2,4 м^/г, Использование 1624925 Температура, "С Время яыдеркки, ч Удельная ность порошка, 1000 1000 1100 1100 1100 1150 20 10 to 20 10 20 10 20 .25 15 Редактор Л.Народная 8,6 7,7 4,3 3,7 3,2 2 9 2,5 2,4 2,4 2,4 2,4 Рмии Область кристалла от начала роста, мм 0-25 500 850 900 900 рмакс Удельное электрическое сопротивление 0, Ом/см 2-5 1-4 1-2 0,055 0,053 0,051 , 0,050 0,050 0,050 0,050 0,050 1 25-50 6-Ю 5-Ю [Ч 3-8 0,055 0,053 0,051 0,050 0,050 0,050 0,050 0,050 Составитель В.Безбородова Техред М.Дидык „' [ 50-75 11-200 11-50 9-12 0,062 0,055 0,053 0,051 " 0,050 0,050 0,050 0,050 100 50 12 1,05 1,04 1,03 1,02 1,00 1,00 1,00 1,00 Корректор СШекмар Заказ 456/ДОТ Тираж Подписное З Ш И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Н Ш ! 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г.Ужгород, ул. Гагарина,101