Способ выращивания бесцветных монокристаллов молибдата свинца Советский патент 1982 года по МПК C30B15/00 C30B29/32 

(54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ БЕСЦВЕТНЫХ МОНОКРИСТАД ЧОВ

МОЛИБДАТА СВИНЦА

1

Изобретение относится к способу создания бесцветных монокристаллов молибдата свинца химического состава РЬМоО.

Наряду с применением в качестве оптической среды монокристаллы РЬМоО используются благодаря их очень хорошим 5 эффектам взаимодействия между акустическими волнами и электромагнитным излучением в видимой и инфракрасной области спектра от А 400 до 4000 им различным образом в оптических и акустическо-опти- ,Q ческих фильтровых устройствах, светоотражающих и аккумулирующих системах высокой мощности и разрешающей способности.

Известно создание монокристаллов молибдата свинца по методу Чохральского путем выращивания из расплава на вра- 15 щающуюся кристаллографически ориентированную затравку из РЬМоО -расплава. Для названных областей применения необходимо выращивать большие монокристаллы с диаметром около 30 мм и длиной 50 мм, jo безупречной оптической однородности и без внутренних напряжений. Эти требования реализуются, исходя из уровня техники, при соблюдении оптимальных соотношений компонентов смеси исходных веществ РЬО

и МоОз для состава расплава высокой чистоты, а также определенных предпочтительных ориентировок затравочного кристалла при условиях выращивания, как они известны для метода Чохральского и с последующей термообработкой при 800-900°С для устранения напряжений.

Однако недостаток этого способа заключается в том, что полученные кристаллы более или менее окрашены в цвет от желтого до оранжевого. Это изменение цвета является следствием широкополосного поглощения с максимумом 400-430 нм. Оно приписывается образованию ионов РЬ, которое усиливается во многих случаях накоплением содержащихся в виде следов примесей, например Fe-соединений (образование Fe).

До сих пор известные способы для устранения этого недостатка ограничиваются применением РЬО и MoOj в качестве исходных материалов очень высокой чистоты (самое меньщее 99,99 /0-ной) и в точно эквимолярном соотношении компонентов смеси в составе расплава.

Однако до сих пор невозможно было полностью предотвратить или устранить этим изменение цвета, так как настоящие

причины для возникновения широкополосового поглощения между Л 400 и 500 нм более высококачественными ионами металла в кристаллической решетке (РЬ Fe и др.) этим не устранили. Как только избытком РЬО в исходной смеси достигалось просветление цвета, в любом случае одновременно выступали другие дефекты, такие как образование трешин, помутнения, образование пузырьков.

Известны исследования, в которых избыток MoOj или РЬО не действует на окраску РЬМоО4-кристаллов.

Недостатком всех этих методов я,вляется ненадежность.

Исходя из наблюдений Pb -ионов, вызывающих изменения цвета, и других многозарядных ионов в качестве центров дырок, которые возникают в зависимости от характера атмосферы термообработки, уже предлагалось для устранения мешающей области поглощения проводить последующую обработку РЬМоО -монокристаллов путем термообработки при малом парциальном давлении кислорода или в атмосфере инертного газа.

Так как предложенный способ охватывает устранение изменения цвета только во время термообработки, его область применения ограничена.

Цель изобретения состоит в том, чтобы не только устранить возникновение изменения цвета в монокристаллах РЬМоО4, но уже вначале предотвратить его изменением атмосферы выращивания.

В связи с этим преследуется цель предотвратить широкополосную область поглощения в РЬМоО -монокристаллах, максимум которой лежит в пределах Л 400- 430 нм, которая особенно при больших толшинах слоя понижает проницаемость значительно ниже теоретического значения, заданного показателем преломления. Этим улучшается работоспособность соответствующих оптических или акустическо-оптических структурных групп, особенно если они нагружены светом, длина волн которого лежит между 400 и 500 нм, как это соответствует, например, для лазера ионов аргона ( Л 488 нм).

Применение изобретения исключает последующую термообработку.

В предлагаемом способе исходные компоненты РЬО и МоОз могут отклоняться на ± IVo от эквимолярного количественного соотношения для состава расплава и уменьшаются требования по степени чистоты до минимум 99,9% без обнаружения недостатков в конечном продукте.

Задача изобретения - создание бесцветных РЬМо04-монокристаллов без мешающих поглощающих слоев в области 400-4000 нм. без понижения остальных ценных свойств, таких как оптическая однородность и отсутствие напряжения. Необходимо изменить метод Чохральского так, чтобы предотвратить возможность воздействия кислорода на растущий кристалл. Принимая во внимание высокое давление пара при температурах выще 900°С и связанные с этюл потери испарения в вакууме, задача решается способом для создания бесцветных монокристаллов молибдата (РЬМоО4) для оптических и акустическо-оптических целей по методу Чохральского, который отличается тем, что процесс выращивания монокристаллов молибдата свинца для предотвращения изменений цвета и мешающего поглощения проходит в атмосфере химически неактивного газа, например азота, инертных газов, под давлением 500-760 торр.

На чертеже кривые обозначают: кривая 1 - зависимость коэффициента поглощения KI от длины волны Л РЬМоО -кристалла, созданного на уровне техники; кривая 2 - зависимость коэффициента поглощения К2 от длины волны А РЬМо04-кристалла, созданного согласно изобретению; кривая 3 - зависимость уменьщения коэффициента поглощения АК от длины волны Л при применении предлагаемого способа в сравнении суровнем техники.

В рамках первого этапа способа состав расплава РЬМоО4 создают из РЬО и MoOj 99,9%-ной чистоты в платиновом тигле диаivfeTpoM 35 мм и длиной 70 мм, оснащенном последующим и нижним подогревателем. В следующей фазе выращивания из этого РЬМоО -расплава (точка плавления 1060- 1065°С) с помощью кристаллографически ориентированного РЬМоО4 затравочного кристалла, вращающегося со скоростью 20 об/мин, с подъемной скоростью 4 мм/ч в атмосфере азота или инертного газа при 760 торр, выращивается РЬМоО -монокристалл. После охлаждения со скоростью 8°С в час между 1060°С и 900°С, а 20°С в час между 900°С и 760°С получается оптически однородный, свободный от напряжения, бесцветный РЬМоО4-монокристалл диаметром 25 мм и длиной 60 мм.

Если выбрать платиновый тигель больших размеров (диаметр 40-50 мм, длина 70 мм), то можно выращивать кристаллы такого же качества диаметром 30-35 мм и длиной 60-70 мм.

По кривым коэффициента поглощения, представленным на чертеже, в зависимости от длины волн в области от Д 400 до 600 нм видна эффективность предлагаемого способа.

Формула изобретения Способ Выращивания бесцветных монокристаллов молибдата свинца (РЬМоО) по методу Чохральского, отличающийся тем, что выращивание ведут в среде инертного газа при его давлении 500-760 торр. Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

K(cM-V

о

-O.Z5-0.5 М(см-9 Q.15