СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРОЙНЫХ ХАЛЬКОГЕНИДОВ МЕДИ Советский патент 1997 года по МПК C30B11/06 C30B29/46 

Изобретение относится к способу получения полупроводниковых соединений и может быть использовано для получения материалов, применяемых в полупроводниковых приборах и приборах нелинейной оптики.

Использование в этих приборах кристаллов с определенными свойствами и размерами приводит к необходимости получения материала контролируемого состава большими навесками.

Целью изобретения является получение больших слитков CuAlSe₂ стехиометрического состава и высокой чистоты.

На чертеже представлена дифрактограмма полупроводникового соединения CuAlSe₂, полученная при комнатной температуре с использованием CuK₂-излучения на рентгеновском аппарате "ДРОН-1".

Пример (стехиометрическая масса загрузки 20 г, избыточное количество селена 712,5 мг).

В покрытую пиролитическим графитом кварцевую лодочку (длина приблизительно 40 мм) загружают медь марки B3 (5,1154 г) и алюминия марки A999. Затем ее помещают в конец кварцевой ампулы длиной приблизительно 300 мм и внутренним диаметром 20 мм. В противоположном конце ампулы размещают селен марки B4 (13,4251 г), т.е. избыток от стехиометрии составляет 712,5 мг, что необходимо для создания давления паров селена над расплавом приблизительно 5 атм. Вакуумированную до приблизительно 1•10^-5 мм рт.ст. и запаянную ампулу располагают в двухзонной печи сопротивления, причем лодочка с медью и алюминием находится в зоне реакции, где температуру в течение 3 ч повышают до 1090^oC, а температуру зоны парообразования до 650^oC. После этого выдерживают установившийся температурный режим в течение 2 ч для протекания реакции между расплавом меди и алюминия и парами селена. По истечении указанного времени нагревают зону парообразования со скоростью 8^oC/мин до 1150^oC, после чего осуществляют охлаждение зоны реакции со скоростью 3^oC/мин до 1000^oC, а затем охлаждают зону парообразования до 600^oC и отключают печь. Дальнейшее охлаждение ампулы проводят вместе с печью.

То обстоятельство, что охлаждать ниже 685^oC первоначально надо зону парообразования, обусловлено необходимостью предотвращения конденсации избыточного количества селена на синтезируемом веществе.

Получено вещество стехиометрического состава, причем на стенках ампулы не наблюдается видимых следов возгона и взаимодействия алюминия с кварцем. Параметры элементарной ячейки при комнатной температуре имеют значения a 5,607 , c 10,98 , температура плавления 1060^oC.

В табл. 1 приведены примеры, иллюстрирующие выполнение способа в зависимости от условий его осуществления. Видно, что поставленная цель достигается лишь при определенных условиях. В этом случае получается вещество CuAlSe₂ с характерной для халькопирита системой рентгеновских рефлексов, причем на стенках ампулы не наблюдается видимых следов возгона и взаимодействия алюминия с кварцем. Параметры элементарной ячейки при комнатной температуре имеют значения a 5,607 , c 10,98 . Температура плавления, определенная на основе дифференциально-термического анализа, равна 1060^oC. Результаты химического анализа получаемого при этих условиях соединения, приведенные в табл. 2, подтверждают его стехиометрический состав. В табл. 2 представлены также результаты химического анализа, получающегося при невыполнении найденных оптимальных условий возгона, что приводит к невозможности получения соединения со стехиометрическим составом.

Способ получения тройных халькогенидов меди, включающий взаимодействие расплава металлических элементов, расположенных в зоне синтеза, с парами халькогена, взятого в избытке от стехиометрии и расположенного в противоположном конце запаянной вакуумированной кварцевой ампулы, при температуре зоны синтеза на 21 - 40^oС выше температуры плавления соединения, а зоны халькогена 600 - 650^oС, выдержка при этих условиях в течение 2 - 3 ч и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью получения больших слитков соединения CuAlSe₂ стехиометрического состава и высокой чистоты, избыток селена берут в количестве 3,0 - 7,5 мг/см³, металлические элементы загружают в кварцевую лодочку, покрытую пиролитическим графитом, после завершения синтеза температуру зоны халькогена повышают до температуры зоны синтеза со скоростью не более 10град. /мин, охлаждают зону синтеза до 685 - 1060^oС со скоростью не более 5град./мин, охлаждают зону халькогена ниже 685^oС и затем проводят охлаждение в режиме выключенной печи.

Способ получения тройных халькогенидов меди, включающий взаимодействие расплава металлических элементов, расположенных в зоне синтеза, с парами халькогена, взятого в избытке от стехиометрии и расположенного в противоположном конце запаянной вакуумированной кварцевой ампулы, при температуре зоны синтеза на 21 40^oС выше температуры плавления соединения, а зоны халькогена 600 650^oС, выдержка при этих условиях в течение 2 3 ч и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью получения больших слитков соединения CuAlSe₂ стехиометрического состава и высокой чистоты, избыток селена берут в количестве 3,0 7,5 мг/см³, металлические элементы загружают в кварцевую лодочку, покрытую пиролитическим графитом, после завершения синтеза температуру зоны халькогена повышают до температуры зоны синтеза со скоростью не более 10град. /мин, охлаждают зону синтеза до 685 1060^oС со скоростью не более 5град./мин, охлаждают зону халькогена ниже 685^oС и затем проводят охлаждение в режиме выключенной печи.