Способ получения поликристаллических блоков теллурида кадмия Советский патент 1993 года по МПК C04B35/00 

Изобретение относится к технологии халькогенидрв, в частности теллурида кадмия, пригодных для получения оптической керамики.

Известен способ получения поликристаллических блоков халькогенида Zn и Cd путем газофазного осаждения на подогретую подложку (1). В качестве исходного соединения используют халькогенид соответствующего металла. Для предотвращения переноса твердых частиц используют рассеивающую кварцевую засыпку.

Основным недостатком способа является то, что кварцевая засыпка не может полностью предотвратить перенос твердых частиц, которые, попадая в блок, значительно снижает его качество.

Наиболее близким техническим решением к заявленному способу является способ газофазного осаждения на нагретую подложку через фильтр (2). В этом случае пары халькогенида пропускают через пористый графит, углеграфитовую или кремнеземную ткань, а осаждение ведут со скоро стью 0,005 - 0,15 моль/см2. Температур подложки 400-- 00°С. Температуре в зоне испарения 750 - 950°С:

При этом получают либо очищенный по- ликристаллический материал, пригодный для изготовления оптической керамики, путем горячего прессования (в случае скоростей испарения больше 0,02 моль/см «ч либо оптически прозрачный поликристаллический материал при скоростях меньше 0,02 моль/см2, ч).

Однако данной способ может быть применён только при использовании в качестве исходного соединения теллурида кадмия с незначительными отклонениями от стехиометрии (до 1 % кадмия и до 0,5% теллура).

Цель изобретения - получение теллурида кадмия стехйбмётричёскЬгб состава.

Поставленная цель достигается путем осаждения теллурида кадмия на подогреXJ

i2 ь

to

СП

тую подложку, пропуская пары теллурида кадмия через фильтр и подавая в зону испарения пары диметилкадмия в смеси с водородом. Количество кадмия, образующегося при термораспаде (СНз)2Сс1, составляет 1,2

- 1,5 моль на 1 моль избыточного теллура.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в зону испарения подают парьидиметилкадмия в смеси с водородом.

Предложенный способ осуществляют следующим образом.

Исходный теллурид кадмия загружают в кварцевый реактор с последующим вакуу; мированием его до мм рт. ст. при 200

- 250°С с целью адсорбционных газов. Затем реактор нагревают до 720 - 800°С. Температура подложки 500 - 600°С. Осаждение ведут пропуская пары CdTe через фильтр из углеграфитовой ткани со скоростью 0,1 - 0,2 моль/см «ч. Для связывания свободного Те, который может содержаться в поликристаллических блоках, полученных в данных условиях, на уровне десятых долей процента, в зону испарения подают МОС Cd в токе водорода, В процессе термораспада МОС Cd образуется элементарный кадмий, который, попадая в зону осаждения, взаимодействует с Те с образованием Cd Те. Кадмий при этом на подложке не осаждается..МОС кадмия подают в таком соотношении, чтобы количество образующегося при термораспаде кадмия составляло 1,2 -.1,5 моля на моль избыточного теллура. При соотношений меньше 1,2 блоки теллурида кадмия получаются нестехиометрического состава, а увеличение более 1,5 нежелательно т. к, происходит излишний расход МОС Cd, не приводящий к увеличению положительного эффекта. На каждый моль МОС кадмия подают 2,5 - 3 моля водорода. Использование меньшего избытка вбдброда приводит к появлению мелкодисперсного углерода, образующегося в процессе термораспада МОС Cd. Содержание углерода в структуре блоков значительно снижает качество оптической керамики. Использование избытка водорода более 3-х молей на моль МОС Cd приводит к значительному увеличению давления в системе. Рабочее давление в системе 5-10 мм рт. ст.

Используемый исходный теллурид кадмия может содержать избыток теллурида до 5мас.%.

При использовании в качестве исходного соединения Cd Те с содержанием свобод- ногб Те свыше 5 мас.% получить поликристаллические блоки стехиометрического состава не удавалось. В этом случае возникает необходимость в увеличении избытка МОС Cd на каждый моль свободного Те, а также в увеличении количества подэва5 емого водорода. Это приводит к значительному росту давления в системе. При этом возможен частичный захват молекул свободного Те в структуру поликристаллического блока Cd Те,. . .

0 При м е р . Теллурид кадмия, содержащий 5 мас.% свёрхстехиОметрического Те, загружают в реактор. Реактор вакуумируют до давления 1«10 мм рт. ст. при температуре 200°С. Температуру подложки, регулиру5 емую нагревателем, устанавливают 600°С.

В реактор подают пары диметилкадмия з

токе водорода. Скорость подачи Cd (СНз)2

.составляет - 0,15 моль/ч, а водорода 0,5

моль/ч. Затем реактор нагревают до 800°С.

0 Осаждение продукта ведут при непрерывной откачке реактора. Рабочее давление ре актора 5-10 мм рт. ст. Скорость осажденир Cd Те составляет 0,2 моль/см2-ч. Площадь испарения ТО см ..).. .

5 . Продукт получают в виде поликристаллического плотного осадка с размером зерна 50 - ТОО мкм. Содержание избыточного теллура 0,01 мас.%. Содержание углерода 0,001 мас.%.

0 Полученный Cd Те непрозрачен в ИК- области из-за некоторой неоднородности по толщине. Для получения оптической керамики прозрачной в ИК-области производится обработка горячим прессованием.

5 Остальные примеры осуществляют как в примере 1, условия их проведения приведены в таблице.

Таким образом, предложенный способ позволяет получать поликристаллические

0 блоки CdTe стехиометрического состава, свободные как от летучих, так и от нелетучих примесей. Содержание избыточного теллу. рана уровне 0,01 мас.%. В качестве исходного материала мбжет быть.использован

5 CdTe со значительным (до 5%) отклонением от стехиометрии в сторону Те..

, Ф о р л а и з о б р е т е н и я

Способ получения поликристаллических блоков теллурида кадмия для оптиче0 ской керамики путем газофазного осаждения на нагретую до 550 - 600°С подложку, пропусканием паров теллурида кадмия через фильтр, отличающийся тем. что, с целью получения теллурида кадмия

5 стехиометрического состава, в зону испарения теллурида кадмия подают пары диме- тйлкадмия в токе водорода, при этом количество кадмия, образующегося при термораспаде диметилкадмия, составляет 1,2 - 1,5 моль на 1 моль избыточного теллура.

Условия

проввде я гб:а р--- - -,

Сущность изобретения: теллурид кадмия осаждают на нагретую до 550 - 600°С подложку путем пропускания через фильтр паров теллурида кадмия. В зону испарения теллурида кадмия подают пары диметилкад- мия в токе с водородом. При этом количество кадмия, образующегося при распаде диметилкадмия, составляет 1,2 - 1,5 моля на моль избыточного теллурида. Продукт получают в виде поликристаллического плотного осадка с размером зерна 50-100 мкм. Содержание избыточного теллурида 0,01 мас.%. Содержание углерода 0,001 мас.%. 1 табл.