Тройные системы на основе кадмия, ртути, галлия, серы и условия выращивания монокристаллов со структурой дефектного халькопирита тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

краснодарский ордена трудового красного знамени

политехнически»! институт

Для служебного пользования Экз. № -1(0 На правах рукописи

ИСАЕВ Владислав Андреевич

УДК 546.48:546.681:541.123:548.32:548.5

ГРОЙНЫЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ КАДМИЯ, РТУТИ, ГАЛЛИЯ, СЕРЫ И УСЛОВИЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ СО СТРУКТУРОЙ ДЕФЕКТНОГО ХАЛЬКОПИРИТА

02.00.01 — неорганическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Краснодар 1991

Работа выполнена на кафедре общей химии Краснодарского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института.

Научный руководитель: доктор химических наук,

профессор Е. К. Акопов.

Официальные оппоненты: доктор химических наук,

профессор И. П. Выродов;

доктор химических наук, профессор Н. И. Калоев.

Ведущая организация: Московский институт

электронной техники.

Защита состоится 18 июня 1991 года в 14 часов на заседании специализированного совета К 063.40.01 при Краснодарском ордена Трудового Красного Знамени политехничеС' ком институте по адресу: 350036, г. Краснодар, ул. Красная 135, КПИ, ауд. 174.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Краснодарского политехнического института.

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 350072, г. Краснодар-72, ул. Московская, 2.

Автореферат разослан « /<Г » . . . . 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат химических наук.

старший научный сотрудник

КОЖИНА

Актуальность темы. Тиогаллаты со структурами халькопирита и .дефектного халькопирита относятся к тройным халькогени-дам, Эти соединения обладают нелинейными, акустооптическими, сегнетоэлектрическими, полупроводниковыми свойствами. Большая пирина запрещенной зоны, высокая чувствительность к видимому и ультрафиолетовому излучению, эффекты переключения, памяти и фильтрации одних (твердые растворы на основе СсСба^Зс/) позволяют использовать эти материалы э полупроводниковой технике и оптоэлектронике, а сочетание таких свойств, как прозрачность в широком диапазоне видимого и инфракрасного излучения, большая величина коэффициента нелинейной восприимчивости, дву-лучепреломление и устойчивость к лазерному излучению для других (твердые растворы на основе Н^&^ц) привлекают внимание к этим соединениям как материалам нелинейной оптики - для генерации второй гармоники, параметрического преобразования частот, управления лазерным излучением.

Широкому использования тройных тиогаллатов в современных приборах препятствуют трудности получения иХ высококачественных кристаллов. Эта соединения имеют переменный химический состав со сложной формой области гомогенности в коорлинатах Т - X. Распад твердых растворов при низких температурах дополнительно затрудняет Еырадивание качественных монокристаллов. Поэтому необходимы экспериментальные исследования областей устойчивости халькогенидных соединений со структурой дефектного Халькопирита и выяснение оптимальных условий их получения. ,

Цель работы, заключалась в комплексном исследовании двойных и тройных систем на основе напмия, ртути, галлия, серы и условий устойчивости тиогаллата кадмия - СсСОа- ¿¡у , тиогаллата ртути - , и твердых растворов на их осно-

ве, а также в выяснении оптимальных условий выращивания монокристаллов с требуемыми физическими и оптическими свойствами. Поставленная цель конкретизируется в следующих задачах:

- исследование области гомогеин-с-ги твердого раствора на основе тиогаллата кадмия и его взаимодействия с другими фазами яМдб^ч ) для выяснения условий получения монокристаллов заданного химического состава методом Бридкме-на - Стокбаргера и его модификациями;

- разработка способа исследования гетерогенных равновесий в системах, содержащих летучий компонент для выяснения характера плавления тиогаллата ртути и тиогаллата кадмий -ртути и областей их кристаллизации;

- определение области существования твердого раствора тиогаллата кадмий - ртути в системе с целью выяснения химического состава монокристаллов, обладающих необходимыми физическими свойствами, и установление условий их получения;

г исследование способа выращивания твердых растворов на основе тиогаллата кадмия с изоморфно замещенными атомами Сс£ , изучение связи мекду химическим составом монокристаллов и их оптическими свойствами.

Научная новизна. Разработан новый способ исследования гетерогенных равновесий для систем с летучим компонентом»

Предложенным методом исследованы Р - Т -> проекции Р-Т-х диаграмм состояния систем¿Г- ба*^ и Сс^ И^аи5

Шервые определена область существования твердого раствора на основе тиогаллата кадмий - ртути в системе

Уточнена микродиаграмма области существования твердого раствора на основе тиогаллата кадмия.

Изучены участок диаграммы состояния системы с содержанием до 10 иоп.% 2л£?Ог и диаграммы состояния системы СсСба-Вц- МдОс^ в у , впервые определена область существования твердого раствора со структурой дефектного халькопирита СЫик М^х&^гВц .

Разработан способ выращивания монокристаллов твердого раствора на основе тиогаллата кадмия с требуемыми оптическими свойствами, который заключается в использовании взаимного влияния изоморфных примесей на свойства основной матрицу.

Практическая значимость работы заключается а том, что:

- выявлены условия устойчивости существования ткогаяла-тов кадмия - ртути и твердых растворов на их основе;

- на основе полученных данных определены рекимы сиитеза и роста монокристаллов с заданными составом и свойствами;

- разработана технология получения крупных высококачественных монокристаллов твердых растворов на основе тиогаллата кадмия;

- выращены монокристаллы тиогаллата кадмий - ртути и огаллата кадмия с изоморфно замещенными кадмием, элементы которых используются в различных оптических приборах.

Результаты исследований на протяжении ряда лет исполь-ются в ОКБ "Аметист" при выполнении научно-исследователь-их и опытно-конструкторских работ.

Материалы диссертации докладывались на 7 Всесоюзной кон-рен:тии по росту кристаллов (Москва, 19Ш), на 7 Всесоюзном в^ании "Кристаллические оптические материачы" (Ленинград, с)9), на Научно-технической конференции "Проблемы развития утниковой связи" (Москва, 19ь0), на 1У Всесоюзной конфе-нции "Термодинамика и материаловедение полупроводников" осква, 19и9), на Всесоюзной конференции "Физика и примене-е твердотельных лазеров" (Москва, 1990), на У1 Всесоюзной кференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1990).

Результаты исследований также регулярно представлялись научных семинарах кафедры общей химик Краснодарского по-техкического института и опытно-конструкторского бюро метист".

Непосредственно по материалам диссертации опубликовало мь печатных работ, в том числе получено два авторских сви-тельства на способ получения монокристаллов на основе ^GйíStr Получено положительное решение по заявке на изобре-ние "Способ определения границ фазовых полей".

Автор приносит глубокую благодарность научному руково-телю работы доктору химических наук, профессору Е.К.Акопо-за плодотворное обсуждение и критическое рассмотрение зультатов диссертации.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введе-я, трех глав, заключения и выводов и приложения. Она изло-на на 145 страницах машинописного текста, содержит 45 ринков, 30 таблиц и список литературы из 134 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирова-цель и задачи работы.

В первой главе сделан обзор литературных данных, из ко-рого следует: а/ имеются данные по диаграммам состояния

&аг5зг однако результаты исследований системы отиворечивы, область твердых растворов на основе СсКха^Зц

5

недостаточно изучена; б/ отсутствуют сведения по диаграмма состояния CdGa-î - ZnGaCdCrQ*S4-/Чд0at$ч, CdGa<v h CdS- HçS - Gqi^, не изучены P - T - проекции диаграмм со стояния HyS-ùOz^ , CdojsS - G<k£ji в/ хотя и oruîca способы получения тиогаллата кадмия из расплава методом Бриджмена-Стокбаргера, однако отсутствуют сведения о слосо выращивания этих монокристаллов с необходимыми оптическими свойствами, отсутствуют данные о влиянии изоморфно вводим! примесей на свойства кристаллов.

Бо втотой главе приведены данные по необходимым мате! алам, рассмотрены методы подготовки исходных образцов, иеч дик синтеза и отжига, а также описаны методы исследования полученных продуктов.

Б работе использованы следующие материалы: ртуть мар! ОСЧ Р - Ю-5, кадмий марки Кд-0000 /кадмия 99,9999£/, сер; марки ОСЧ 16"^, галлия марки Со. 99,9999%, «инк марки ЧДА, магний марки ХЧ. Перед использованием гни к, кадмий и сера подвергались дополнительной очистке путем перегонки в Bas,1 уме в кварцевых и стеклянных контейнерах при температурах 700 - 750°С, ¿300 - d50°C и 300 - 350°С соответственно. Кс: кые вещества, взятые в требуемой пропорции, помещались в кварцевые ампулы, которые вакуумировались до остаточного давления 10 • - мм рт.ст. и закаливались.

Синтез соединений, не содержащих ртуть, осуществляло горизонтальных трубчатых печах омического нагрева путем м дленного перемещения ампулы с исходными компонентами чере высокотемпературную зону печи. Соединения, в состав котор входит ртуть, синтезировались после механического перемет вания исходных компонентов в вакуумированной кварцевой ем ле, которая прогревается.при этом на газовой горелке до j плавления серы. Затем ампула помещалась в печь для синтез температура в которой медленно увеличивалась от 140°С до 700°С. После синтеза печи охлаждаются, полученная шихта v пользуется в качестве сырья для выращивания монокристалле и для проведения физико-химических исследований.

Измельченная шихта различного химического состава, ï меченная в вакуумированные кварцевые ампулы, отжигалась ! вертикальных трубчатых почах омического нагрева. Темпера' отжига определялась по температурам фазовых переходов ис:

б

вещестЕ и соединений, поддерживалась с точностью помощи, высокоточного регулятора температуры ВЬТ-З. пень гомогенности исследуемого материала контролировалась помочи рентгеновских исследований.

Дифференциально-термический анализ проводился ка само-ыюй установке, собранной из стандартных блоков: высоко-ного регулятора температуры ВРТ-3, подавателе термоЭДС -01, блока программного управления ЕГО' 3-01 и самопишу-о потенциометра КСП-4 с использованием поверенных платино-иевых термопар.

Рентгеновские исследования образцов осуществлялись на тгеновских аппаратах ДР0Н-2.0 и ДРОН-ЗМ. Индицирование и четы параметров решетки проводились на управляющем вычис-ельном комплексе М-6000 по разработанной нами программе.

Кроме того, применялись метода высокотемпературного раз-ения фаз с помощью центрифуги и направленной кристаллиза-с использованием оптических измерений.

Для построения Р-Т-проекций диаграмм ¿^ и

В ~ разработан способ исследования гете-

енных равновесных систем с летучим компонентом, который лючается в следующем.'

Шихта исследуемой системы в виде мелкодисперсного поро-помсцается в контейнеры, которые закладываются в цилин-яеский сосуд с летучим компонентом в нияшей части после-ательно на разную высоту. Сосуд вакуумируется и запаива-рг. Затем сосуд помещается в печь для отжига в градиент 1ературы так, чтобы контейнеры с порошком находились, при тичныгх температурах, а летучий компонент. - при постоянной тературе. Давление летучего компонента над системой опре-*лось по известной температурной зависимости давления паю температуре, при которой находится летучий компонент, те отжига сосуд вскрывается, а содержимое контейнера поддается фазовому анализу.

Устройство для исследования гетерогенных равновесий хставлено на рисунке I.

Устройство включает в себя кварцевый сосуд I, продолже-и которого является контейнер 2, в него,и помещается ле-1й компонент 3, кварцевые контейнеры 4 с порошком иссле-»ой системы 5. Сосуд I с целью исключения конвективных по-

7

РисЛ. Устройство для осуществления способа исследс ния гетерогенных равновесий»

токов засыпается кварцевш песком 6. Снаряженное, вакуум! ванное и запаянное устройство помещаете/? а печь для оташ температурным профилем, представленной на рис. I, так, ч* контейнер 2 с летучим компонентом 3 находился при постоя температуре Т-^, которая определяет парциальное давление ; чего компонента а системе, а контейнеры 4 находятся при 1 пературах от Т^ до Т^ (Т£а-Т|). .

Количество контейнеров с порошком исследуемой систе; градиент температуры определяется в зависимости от поста ной задачи в каждом конкретном случае. Так, для олределе фазовых полей отхяг проводится с болышш градиентом, чем уточнении положения межфазовых границ.

Таким образом, способ представляет собой одновремен отжиг исследуемой системы переменного химического состаг (из-за градиента температуры по образцам) при постоянном лении (температура летучего компонента постоянна). Испол вание предлагаемого способа исследования гетерогенных р£ весий систем с летучим компонентом позволяет:

1. Распространить исследование на область твердого стояния вещества.

2. Повысить производительность и информативность О

б

;ько экспериментов позволяют построить Р-Т-проекцию диамин состояния; выбором градиента температурд по образцам емпературы, определяющей давление летучего компонента, но производить исследования с требуемой точностью).

Третья глава содержит экспериментальные результаты фио-химических исследований в системах, содержащих твердые творы на основе тиогаллата кадмия, данные по системе У-Сей? - С-^, а также теоретическое рассмотрение рас-деления примеси при направленной кристаллизации, расчеты тейнера для выращивания монокристаллов тиогаллата кадмий-ти. Кроме того, рассмотрены способы получения монокрис-лов твердого раствора на основе тиогаллата кадаия с тре-мыми оптическими свойствами для изготовления элементов оптических приборов.

Поиск состава расплава, из которого можно было бы полу-ь монокристаллы тиогаллата кадмия с однородным распреде-ием химического состава по его высоте, показал, что мак-ум конгруэнтного плавления не отвечает стереометрическому таву - СЫйагрц. Методами высокотемпературного распреде-ия фаз и направленной кристаллизации уточнена микродиа-нма области существования твердых растворов на основе тио-лата кадмия. Установлено, что конгруэнтное плавление в теме наступает при температуре 990°С и химическом соста-описываемом формулой Сс/м;з СгО/сету Зг.ооч

распределения по фор-

эффективный коэффициент распределения, (<$) - концентрация примеси в кристалла на расстоянии ¿, от начала кристалла, С0 - начальная концентрация прял в расплаве показывает, что эффективный коэффициент расселения меньше единицы, и существенно зависит от р - до-закристаллизовавюегося слитка. Результаты для составов Сс/ачц Оа1.!оч$2,сау » 2 - Сс1а5ог 1 3

Сс1а5П &сц9П31.5/1 » 5 представлены

рис. 2.

Таким образом, эффективные коэффициенты распределения И НэффСсгЗ, В основной матрице Сс/^

к

0.8

0.6

0.4

0.2

*99~

0.25 0.5 0.75 Гд

Рис.2. Зависимость эффективного коэффициента распр деления от начального химического состава и доли закристаллизовавшегося слитка.

меньше единицы и существенно зависят как от начального хк ческого состава расплава, так и от доли закристаллизовав! ся слитка.

Исследование области системы СЫ^а^^- 2л £аг, п[ гаодей к методом дифференциально-термического г

лиэа показало, что с увеличением содержания ^О^темп« туры плавления и кристаллизации твердого раствора растут и, следовательно, равновесный коэффициент распред* ния НдТпСс^&ц/ в указанной выше системе больше единицы.

Обнаруженное влияние добавок Ицбй^^ц !!а оптические свойства твердого раствора на осиоес^С^^^ поставило з дачу об определении условий для выращивания монокристалл тиогаллата кадмия, содержащегося дополнительно М^&О^Вц С этой цолью была изучена диаграмма состояния системы

для чего были синтезированы образцу С^Ипх&о^Зц через 5 тя.,% ЙдОа^ц •

По результатам исследования построена диаграмма ссс ниЯ системы Мд представленная на рис.

а 10

Г

Рис. 3. Диаграмма состояния системы Се^&^-М^&Ь^*

Из результатов, представленных на рис. 3, видно, что шовесный коэффициент распределения КзЯубс^^ в матрице меньше единицы.

В области твердого раствора на основе Сс/й^параметры 1етки изменяются от а=5.551, с=Ю.1Сб для СЫЭйг$ц Д° 3.521 %, с=0.162 Я для Сс?а ¡'¡Моз'к&Ог.Зц» то есть параметр фактически не изменяется.

Выращивание монокристаллов тиогаллата кадмия переменно-химического состава осуществлялось методой Бриджмена-Сток-:гера со скоростью опускания ампулы в холодную зону печи -м/сутки и градиенте температуры е зо..е кристаллизации - 40°С/см. Предварительно синтезированную шихту помещали в фцевую ростовую ампулу, в носике которой находится затра-шый кристалл, сориентированный в направлении /112/. Внут-шяя поверхность ампулы с целью предотвращения корродирова-г кварца покрывалась слоем триоксида бора толщиной 0.1-0.3 , Вакуумированную и запаянную ампулу помещали в вертикаль-

II

нуга трубчатую печь омического нагрева для выращивания кристаллов.

В результате проведенных экспериментов по выращиванию монокристаллов тиогаллата кадмия с добавлением Сх$§,

0-Цг^иМд&аг^Установ;1ено их влияние на оптические свс ства основной матрицу - СсСб&г • Большая часть примесей Сс 63>Му&агматрице кристалла Се/бе^^при направление кристаллизации скапливается в его верхней части, причем ув< личение содержания ведет к снижению длины волны изотрх пии монокристалла, а увеличение содержания {гс^в^нЛ^йс^^ увеличенив длины волны изотропии. Большая часть примеси в матрице кристалла ¿Ъ'ба^ скапливается в нижней его част! причем увеличение содержания 2а&а.}§чведет к увеличению д.и ны волны изотропии монокристалла.

На основе проведенных исследований разработан способ выращивания монокристаллов твердых растворов на основе тио> галлата кадмия с требуемыми оптическими свойствами, которой имеет в своей основе использование взаимного влияния язомо, но вводимых пркмесей на оптические свойства основной ы&тр» А именно, так как коэффициент распределения больпе единицы, а £¿¡¿5} - меньсе, причем как ЕцС-я^ так н Осувеличивают значение длины волны изотропии, то суще етвует такое соотношение между начальными концентрациями Са^! в расплаве тиогаллата кадаия, при котором разброс длины волны изотропии будет минимальным по объему кристалла. Обработка экспериментальных данных по распредсл нию длины волны изотропии -в зависимости от состава рас плава позволила установить, что минимальное отклонение Л»0 ее среднего значения для кристаяла, выращенного из расплав состава ЕсЬц-у^у , имеет место при соотнозен

между х и у:

х ~о.{Н7дмс$3 , /I/

где х - концентрация <70д5д, а у - концентрация ¿п§. Испо зуя соотнозекие /I/, удалось получить монокристаллы для оп тнческих элементов фильтров с длиной волны изотропии Хр оч 0.4927 мкм до 0.5360 мкм с градиентом длины волны изотрот менее I 9/см. Получить однородные монокристаллы с 0.53с этим способом не представляется возможным из-за ограничен;-

12

ти области твердых растворов в системе Се/ &е&!>з.

Аналогия влияния на изменение длины волны изотропии тио-

единицы, позволяют совместно использовать тиогаляат цинка и Hcj&tSif для взаимной компенсацхв* их влияния на длину волны изотропии основной матрицы - Сс1&с^$ц. За счет сочетания влияния Z/iGaz¿if и f-^GqJfyудалось расширять диапазон фильтрации ДО O.bbOO WÍ1J.

Дополнительно установлено, что увеличением размеров выращиваемых кристаллов удается повысить их оптическую однородность и улучвить оптические хачостза.

Исследование Р-Т-проекцгй диаграмм состояния систем jrjí?- Sc& и Сс*язгН?*ег$ - ¿гоч^празодилось способом исследования гетероген^-х разноэесгЛ систем с летуча компонентом, изтояекчгм во второй главе. В частности, при изучении системы KgS - C-Fs^v контейнер 2 /рис. I/ помещался летучий компонент H(j$, а в контейнер 4 - шихта состава, описываемого формулой 0ол 5// • Всего было изготовлено б сосудов I, которые после снаряжения помечались в печи для отжига, причем тс/пэратура в зоне отнтейнеров 2 составляла 65С°С, 700°С, 750°С, 790°С, 800°С, ¡Л0°С, а максимальна* температура. Т2 в печи составляла Ю00°С. Отгиг проводился з течение 720 часов. Затем сосуды заявлялись на воздуха, вскрывались, содержимое контейнеров подвергалось микроструктурному анализу и рентгеновским исследованиям. На рис. 4 приведена Р-Г-лроекция диаграммы состояния систем* d ¡raординатах Т< A-/S)-Т. Шбор координат обусловлен удобствами при определении условий для выращивания кристаллов тиогаллата ртути и управлением его гостазом при помочи изменения давления паров сульфида ртути за счет изменения температуры в "холодной зоне".

На рис. 5 показан участок Р-Т~проекции диаграммы состояния систол! OdasHryfsS - Gci, , построенной аналогичны?-!

О л

зоразом, причем в контейнер! 4 помечалась пщхта химического состава Cd$%gHc„$3Cra.£&tj . От su г проводился при температурах в зоне контейнеров 2: 770°С, Ь00°С, 830°С, иаксиматьная температура в контейнере составляла 5С0°С.

На рис. 4 введены обозначения областей твердых раство-

галлата кадмия между

а также тот факт, что [ ИэефЩбПхРч меньие

Рис. 4. Р-Т-проекция диаграммы состояния системы Й^- в координатах Т(

ров на основе:^ , р - <£ изотропной фа-

зы , а на рис. 5 - £ - Сс^к 5 , ^ - Сс/о&^омСт^,

Ь - расплава.

Методами дифференциально-термического и рентгенофазо-вого анализов подтверждено существование непрерывного ряда твердых растворов в системе И^Оо^Вц . Показано,

что в системе И^й-СЬВ - во.^ имеет место область твердых растворов на основе тиогаллата кадмий - ртути, которая распространяется за пределы бинарного разреза Результаты приведены на рис. 6.

. Рассмотрен случай распределения примеси при направленной кристаллизации слитка, имеющего конечные размеры с учет;

предполагалось, что £ » VI/ТЯ, ^ I, где V - скорость роста слитка, Ь - его длина» - коэффициент диффузии примесей в жидкой фазе. Решение-получено при следующих предположениях: Фронт кристаллизации-предполагается плоским, перпендикулярным направленно роста и движущимся с постоянной скоростью; температура жидкой фазы постоянна по всему объему; отсутствует конвективное перемешивание жидкой фазы и диффузия примеси в тпердой фазе. В этих условиях концентрационный профиль примеси в расплаве в системе координат, связанный с фронтом кристаллизации, описывается уравнение-«

т - + V ш

УС ОА 1 ¿Г

С ГРЗНИЧНКМИ условиями VCi.fi-К»)

II-

и начальными условней С{. - Со

/2/

при 3=0

яри 2 *ем /з/

при ^ /4/

где Сь - концентрация примеси в расплаве,г - расстояние от фронта кристаллизации, Ко - равновесный коэффициент распределения примеси, Со -концентрация примеси в расплаве в начальный момент времени,^ - закон изменения расстояния от фронта кристаллизации до конца расплава, и - начальная длина расплава, ¡х - коэффициент испарения.

С помощью замены переменных в =(т) , Ь =С и замены искомой функции задача сводится в краевой задаче для уравнения параболического типа. При этом граничные условия /3/ преобразуются к граничным условиям 2-го рода. Разлагая решение краевой задачи в ряд по собственным функциям вспомогательной краевой задачи, находим распределение примеси в закристаллизовавшемся слитке в нулевом приближении

Се®-КоСоЦ^Г* , • /5/

где д - доля закристаллизовавшегося слитка.

Выражение /5/ указывает на возможность управления составом вырациваемого кристалла при помощи регулирования испарения из расплава летучего компонента. Решение уравнения /2/

в первом приближении приводит к более сложному выражению, .ч котором учитывается тот факт, что процесс диффузии в расплаве имеет конечную скорость. В предельном случае маяьгх скоростей роста это выражение переходит в выражение /5/.

В заключение третьей главы производится расчет геометрической конфигурации кварцевого конвейера для аыращизания монокристаллов тиогаллата кадмий-ртути путем отвода испаряющегося из расплава летучего компонента - 5* в "холодную зону". '

ОСНОВНЫЙ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫГОДЫ

1. Конгруэнтное плавление э системе CdS- Cc^SjHacrJma-ет при температуре 990°С и соответствует химическому составу, описываемому формулой Cdom &Щ.Сцч Si со у • В системах

&■ d{.oo4 SZPOlj - CdS , CdaK!3öa,.oiyiS't.a&- эффективные коэффициенты распределения, рассчитанные по экспериментальным данным, меньше единицы и сущестзенно зависят от доли закристаллизовавшегося при направленной кристаллизации слитка.

2. Коэффициент распределения примеси в системе Cd&a^ß^ Z-nGOiS^ болыае единицы, т.к. увеличением его содержания повышает температуру плавления и кристаллизации твердого раствора Cd>-x Gdz. Sy

3. Косффициент распределения примеси в системе CdOo^ij MflCrO>$,i меньше единиш. Область твердого раствора со структурой дефектного халькопирита ПРИ температуре 96б°С максимальна и составляет 45 иол.%

4. Большая часть прттсей CciS , О^ ^, ftyGoif}// в матрице кристалла CdSxQ^q при направленной кристаллизации скапливается в верхней части слитка, причем увеличение содержания ведет к снижении длины волны изотропии монокристалла, а увеличение содержания £<5*.и Atg бс^йц - к увеличен!« длины волны изотропии. Бэльшая часть примеси GfySyB матрице кристалла CdG^SfПРИ направленной кристаллизации скапливается в нижней части слитка, а увеличение содержания 2n ледет к увеличению длины волны изотропии монокристалла.

5. Разработан способ гырагдивания монокристаллов на основе тиогаллата кадмия с требуе!>;ыми оптическими свойствами, основанный на использовании взаимного влияния изоморфно вводимых примесей на оптические свойства основной матрицы.

17

6. Увеличение высоты и диаметра кристалла, выращивание которого ведется в направлении (112), использование покрытия кварцевого контейнера для выращивания триоксидом бора ведет к повышению однородности и улучшению оптического качества монокристалла. •

7. Р-Т-проекция диаграммы состояния системы Сга^ относится к системам с двойной, эвтектикой с твердыми растворами на основе соединения Щбйхйц.

3. Разработан способ исследования гетерогенных равновесий систем с летучим компонентом.

9. Р-Т-проекшя диаграммы состояния систем Сс/ь&Нфик!?-(№¿$2 имеет эвтектическую точку при температуре 810°С и . . давлении, определяемой температурой ' равной 780°С.

Ю. В системе наблюдается непрерыв-

ный ряд твердых растворов, причем параметры решетки изменяются практически линейно от а=5.510 % с*10.240 % для до а »5.547 Я, с=10.166 Я для Се(0Ог$ц для отжига, проведенного при температуре £53°С.

11. В системе - Сс$ ~ имеет место область твердых растворов на основе тиогаллата кадмий-ртути, которая распространяется за пределы разреза

12. Распределение примеси при направленной кристаллизации слитка, имеющего конечные размеры, при учете влияния взаимодействия расплава с паровой фазой существенно отличается от распределения, описываемой формулой Релея. Аналитическое выражение для распределения примеси указывает на возможность управления составом выращиваемого кристалла путем регулирования испарения из расплава летучего компонента

13. Предложен контейнер, который позволяет осуществить управление составом растущего монокристалла путем отвода испаряющегося из расплава, летучего компонента в "холодную зону" кварцевого контейнера, имеющего определенные геомет-. рические размеры.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: . I. Бадиков В.В., Исаев В.А., Кутовой С.А. и.др. Способ полу чения монокристаллов на основе

Авторское свиде тельство СССР № 1332067 С 30 В 11/04, 29/46.

1У

2. Баландина А.И., Исаев В.А., Лаптева Д.Р., Попов В.В. R_-рацивание крупных легированных монокристаллов тиогаллата кадмия // Расширенные тезисы 7 Всесоюзной конференции по росту кристаллов. М., Т.Ш. С.166-167.

3. Исаев В.А., Акопов Й.К. Тройные системы на основе кадмия, ртути, галлия, серы и условия выращивания монокристаллов со структурой дефектного халькопирита // 1У Всесоюзная конференция "Термодинамика и материаловедение полупроводников. Тезисы докладов. М., 19Ш.

4. Баландина А.И., Исаев В.А., Попов В.В. Оптический фильтр на основе кристалла тиогаллата хадмия для селекции второй гармоники неодимового лазера // У1 Всесоюзная конференция "Оптика лазеров". Тезисы докладов. Л., 1990. С. 306.

5. Баландина А.И., Исаев В.А., Попов Б.В., Троценко H.H. Дисперсионные интерференционно-поляризационные фильтры на гиротропкых кристаллах со знакопеременным двулучепреломле-тем // Всесоюзная конференция "Физика и применение твердотельных лазеров. Сборник материалов. Ii., 1990. С.72.

6. Баландина А.И., Бондарев 0.JI., Исаев В.А., Лаптева Д.Р., Попов Б.В. Способ получения монокристаллов тиогаллата кадмия. Авторское свидетельство СССР № 1593300, С 30 В 11/04, 11/14 (Непубл.).

7. Положительное решение по заявке № 4741830. Способ определения границ фазовых полей (СССР, ЖИ5 & 01 £ 25/02) В.В.Попов, В.А.Исаев - Заявка от 02.08.89.