Способ получения кристаллических пластин селенида цинка Советский патент 1993 года по МПК C30B13/00 C30B29/48 

Изобретение относится к способам получения кристаллов соединений А2В6, применяемых для изготовления элементов ИК-оптики, активных элементов полупроводниковых лазеров и т.п.

Целью изобретения является уменьшение содержания газовых включений в пластинах.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе-прототипе плоскость фронта кристаллизации выдерживают под углом у по отношению к направлению движения зоны, причем угол наклона у должен лежать в интервале 50 у а v+b, где у в градусах, скорость движения зоны V-B мм/час, коэффициенты а и b в интервалах (-1,3) а(-1.5), 60.

Достижение цели обеспечивается следующим. Газовые включения захватываются растущим кристаллом лишь по достижении ими определенного размера, зависящего от скорости движения зоны (см. чертеж, где D -средний диаметр включения, v - скорость). До захвата кристаллом газовые включения, оттесняемые фронтом кристаллизации, двигаются в расплаве в направлении движения зоны. При наклонной по отношению к направлению движения зоны плоскости фронта кристаллизации (если угол наклона выбран правильно) газовые включения не успевают захватываться растущим кристаллом, а, двигаясь вдоль фронт,а, скатываются к краю тигля. При этом, если выращивание кристаллов проводится в проницаемых для паров цинка и селена графитовых тиглях, большая часть газовых включений вскрывается (лопается) йа поверхности расплава. Заполнявшие их пары собственных компонентов расплава ZnSe уходят через газопроницаемые стенки тигля. Незначительная часть пузырей захватываетсярастущей пластиной, сосредотачиваясь в тонком (0,8-1,2 мм) поверхностном слое, который впоследствии удаляется шлифовкой в процессе изготовления оптических элементов из кристалла.

Требуемый для проведения процесса интервал допустимых значений угла накло(Л

00

но плоскости фронта кристаллизации у найден экспериментально.

На графике представлена экспериментальная зависимость диаметра газовых включений D от скорости движения зоны v.

Из графика видно, что величина D линейно уменьшается с ростом скорости. При значении у 50° достигается эффективное удаление газовых включений любого размера (для интервала скоростей движения зоны 7-20 мм/час). Создание больших углов наклона нецелесообразно, т.к. ведет к снижению оптических характеристик кристалла, что связано с ухудшением очистки ZnSe от посторонних примесей. Нижняя граница интервала допустимых значений у зависит от диаметра газовых включений. Поскольку величина D определяется скоростью движения зоны, технологически гораздо удобнее использовать зависимость у f(v) вместо (D). Эта зависимость определена экспериментально. При значениях-угла наклона плоскости фронта кристаллизации, меньших у a-v+b, где коэффициенты а и b лежат в эмпирически установленных интервалах (-1,3) S3 (-1,5) и 50 Ь 60, не достигается достаточно эффективного удаления газовых включений.

Требуемый угол наклона лу поддерживается соответствующим тепловым полем устройства для выращивания кристаллов. Выбор тепловых условий процесса определяется конструкцией конкретного устройства. При выращивании пластин ZnSe для формирования требуемого угла наклона плоскости фронта кристаллизации может быть, в частности, использовано известное устройство.

Известных технических решений, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное решение от

0

5

0

5

прототипа, не обнаружено. Следовательно, заявленное решение обладает существенными отличиями.

П р и м е р 1. Исходный материал загружают в тигель. Тигель устанавливают на шток устройства для выращивания кристаллов и проводят зонную плавку при скорости движения зоны 10 мм/час с углом наклона плоскости фронта кристаллизации относительно направления движения зоны 45°. Получена кристаллическая пластина ZnSe 130 х 120 х 14 мм с содержанием газовых включений 0,05 об.%,Остальные примеры приведены в таблице

Из данных таблицы следует, что содержание газовых включений в кристаллах, полученных по предлагаемому способу, в 4 раза ниже, чем в пластинах, выращенных по способу-прототипу.

Таким образом, применение предлагаемого способа по сравнению со способом- прототипом позволяет снизить содержание газовых включений в кристаллических пластинах селенида цинка.

Формул а изобретени я Способ получения кристаллических пластин селенида цинка путем зонной

плавки с плоским фронтом кристаллизации, отличающийся тем, что, с целью уменьшения содержания газовых включений в пластинах, зонную плавку ведут со скоростью Движения расплавленной зоны

7-20 мм/ч, фронт кристаллизации создают под углом у к направлению движения зоны и величину угла устанавливают из интервала 50 y a-v+b, где у - угол, град; v - скорость движения зоны,

мм/ч; a, b - коэффициенты, (-1,3) а (-1,5); 50 Ь 60.

я

я

2.5

Использование: изготовление элементов. ИК-оптики, элементов лазеров. Сущность изобретения: пластины выращивают зонной плавкой со скоростью 7-20 мм/ч с плоским фронтом кристаллизации, находящимся под углом у к направлению движения зоны. Угол равен 50 v+b, где у- угол в град, v - скорость движения зоны в мм/ч, (-1,3) а(-1,5);50 . Получают кристаллы с содержанием газовых включений 0,04-0,06 об.%. 1 табл., 1 ил.

«м О

О

1,5 1.0

I I I I 1 I I I | I I II I I I I I (I Т ГI Т Т I Г Г I TJ I ГI I I Т|

10-15 20 25

. Ъ

у, мм/час