Способ получения поликристаллическихблоков халькогенидов цинка и кадмиядля оптической керамики

 

О И С А Н И Е »»8446О9

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстнчесннх республик (Si) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 01.03.79 (21) 27321 70/29-33 (51)л1. Кд.

С 04 B 35/00

С 09 К 11/10 с присоединением заявки РЙ

Государственный квинтет

СССР во делам наооретеинй н открытий (23) Приоритет

ОпУбликовано 07.07.81. Бюллетень Лй 25 (53) УдК 666. 3 (088.8) Дата опубликования описанмя 07.07.81

H. А. Максимова, И. А. Миронов и В. Н. Павпов.а;,;,, -.;, " ° « %. с.

Ъ Ю

1 : х ((1 Я ц,1 т a 3!!

НЬ.;Цот,„

J (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКРИСТА ЛЛИЧЕСКИХ БЛОКОВ

ХАЛЬКОГЕНИДОВ ))ИНКА И КАДМИЯ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ

KE РАМ ИКИ, 1

Изобретение относится к области технологии халькогенидов, в частности сепенида цинка и теппурида кадмия, пригодных для изготовления оптической керамики, прозрачной в широкой области, спектра (от 0,5 до 30 мкм). 5

Оптическая керамика представляет собой поликристаллический материал с ппотностью, близкой к теоретической величине, и изготавливается либо путем рекристаппиза цио нного (горячего) пре< сования порошков халькогенидов металлов либо путем парофазного осаждения халькогенидов металлов.

Известен парофазный способ получе ния халькогенидов цинка и кадмия в виде попикристаппических блоков (1)„заключающийся в смешивании паров хапь когенов и металлов ипи их соединений с последующей подачей смеси в зону конденсации, где происходит осаждение хапькогенидов на подложку. Этот метод сложен из-за необходимости тщательной очистки и дозировки компонентов..

Наиболее бпизким техническим решением к заявленному является способ получения попикристаппических блоков хапькогенидов динка и кадмия путем газофазного осаждения на подогретую подложку (2). Причем дпя предотвращения уноса твердых частиц испопьзуют рассеивающую кварцевую засыпку. Однако в конденсат попадают как твердые частицы кварца, так и продукты взаимо действия кварца . с окиспами метаппа и халькогена.

Таким образом, очистка халькогенидов металлов до уровня, обеспечивающе го требования, предъявляемые к продуктам дпя оптттческой керамики> не достигается известными методами.

Lienbm изобретения является упрощение rrpouecca получения, повышение чистоты, однородности и прозрачности поликристалпических блоков хапькогенидов металлов, а также оптической керамики, изготовленной из них.

844609

Поставленная дель достигается тем, что в способе получения поликристаллических блоков халькогенидов цинка и кадмия путем газофазного Осаждения на подогретую подложку, пары халькогенида пропускают через пористый графит, углеграфитовую или кремнеземную ткань, а осаждение ведут со скоростью !

0,005-0, 15 моль/см ° час. Причем для повышения прозрачности поликристаллических блоков осаждение ведут со скоростью О, 005-0,02 моль/см тчас.

Кроме того, теллурид кадмия получа-ют осаждением на подложку, нагретую

0 до 400-700 С, а селенид цинка — Осажде.нием на подложку, нагретую до 600900 С.

Пористый контейнер с халькогенидом помещают внутрь камеры, закрытой крышкой, которая служит подложкой для конденсации. После качала конденсации продукта на подложке происходит OQмогерметизация камеры„улетучивание паров в холодную час гь вакуумной ус ганОВки сильнО затормаживается, B указанных выше условиях на под:-. ложке осаждается продукт, свободный как от летучих, так и нелетучих пртц те сей, в виде поликристаллического блока с относитепьной плотностью 99,5-99,8 % от теоретичсской. При Ограничеттиых скоростях конденсации пара, а именIIo

Q при О, 005-0,02 моль/сл! ° час получается поликристаллический блок с плотностью

99,5-99,8 % от теоретической величины. При такой плотности он имеет прозрачность, близкую к «розрачности монокрис галлов или оптической керамики, изго. товленной путем прессования. При скорос ти ко нде нс а ции м е ньш е

0,005 моль/см час наблюдается рост крупетых монокристаллических блокОв на отдельных участках подложки и однородного слоя не получается. При скорости конденсации больше 0,0 мо!!! см час

Я плотность брикета недос та точна и наблюдается заметная пористость и, следовательно, непрозрачность материала.

Скорость конденсации регулируют путем подбора температуры, а также плотпади поверхности пористого контейнера.

Оптимальную скорость конденсации достигают нри температуре контейнера

750-950 С для теллурида кадмия и

950-1200 С в случае селенида цинка

0 при площади поверхности контейнера из графита ППГ или углт графитовой ткани

УУТ-2 1 00-200 см

Применение контейнера с пористы- . ми стенками обеспечивает: а ) надежное к пол ное отделение включений !истиц !О, A8>0>MTeQ ZnCeg, Zn Q, --с 0 тлероди и других тве!>3

ДЫХ ввщЕСтВ От Пара ХаЛЬКОГЕНкда, В р -"зутьтате чего появляется возможность использовать в качестве исходного продукта для приготозления Опткческок тр керамтзкп халькогениды, содержатпке до нескольккх процснтов Окисных соедт+нен гй и углерода. к протзодить процесс с большими скоростями испарения (до 8 0 т / час теллурида кадмия, кап!зиМср ), когда ОсОбен,тО вероятен захва т тттердых частиц вещества парол!, о возможность создания над испаряемым ветпеством значительно более высо -Ого давления пара, чем в Открызр том кспарителе. Повышенное давление пара предотвращает Одновременное испи ретнпе примеси и основного вещества, т.е. повышает степень их разделения.

Bb.oop интервала температур для д подложек О тределяется тем, что при указанных температурах предотвратпается кокденсацття или захват летучкх при:— м!!с е!! кО .тденскpyтoшимcs паоом, П (!и температуре подложки ниже .;.::.. ц:шего

3р предела наблюдается захват. летучей прттз!Вси (например, теллура ), а при более высокой — низка доля кондечсирующегося пара. ! р и м е р 1. Телттуркд кадлтия, 35 соде ожаIIIIIЙ Окись кадмия или теллуристс-ккслвтй кадмкй (до 1 a), избыточньтй теллур (до 0,5 4), углерод и другие механические примсси (кварц, окись алюминия!, Нитрид бори), загружают в

:тр конте и кер из углеграфитовой ткани марки УУТ-2, который помещают на дно цилиндрической камеоы диаметром

R0 лтм кз пирографита, закрываемой

1цзытц кой из пи(зог рафита (мол коде на, вольфрама). Камеру откачивают до давле"2 ния 10 мм рт. ст. и разогревают так, О что контейнер имеет температуру 900 С, а крыш ка (подложка ) — тем пера ту ру

600 С, тр

Скорость осаждения составляет при указан!том режиме 800 г/час; (О, 065 лтотть/ст час). Стиптенный продукт получается в виде плотного поликЗЗ ристаллического блока с размером зерна 800-500 мкм. Плотность блока составляет 95 % от теоретической велкчкны. Е>лок непрозрачен в ИК-Об!!асти. Прозрачность оптической керамики

844609

Формула

1Î изобретения

Составитель И. Миронов

Редвкто В. Сми ягина Тех ед Н. Келушак К, „, Г. Назарова

42 12/7 Тираж 660 Поднис ное

BHHHHH Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

113035, Москва, >К-35, Раушсквя наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ППП Патент . г. Ужгород, ул. Проектная, 4!

5 (пропускания), изготовленной из такого продукта путем горячего. прессования, составляет 60 -65 % на длине волны 10 мкм при толщине образца

5 мм (теоретическая величина с учетом отражения 65 ). В спектре пропускания не наблюдаются какие-либо локальные полосы поглощения.

Пример 2. Селенид цинка, содержащий до 0,5 % окиси цинка, до 0,5 % селена и до 1 цинка загружают в контейнер из графита марки ППГ с толщиной

\ стена< 1-2 мм с общей площадью 140 см ипи из кремнеземной ткани (ВТУ-13-62).

Контейнер помещают на дно полиграфитовой камеры диаметром 30 мм с крышкой из молибдена, вольфрама или пирографитв. Камеру откачивают до давления 10 мм.рт.ст.

-Я .и разогревают контейнер до 100 С, в

О подложку до 700 С. Скорость осаждения при диаметре камеры 30 мм и диаметре подложки 30 мм составляет 20 г/час.

Очищенный продукт представляет собой плотный поликристаллический блок с размером зерна около 50-100 мкм и ггггогпостыл 99,7+0,2% or теоретической величины. Оптическая прозрачнос ть такого материала составляет 6 70 % при топщине образца 5 мм при М вЂ” 10 мкм (теоретическая величина с учетом отражения 70 : ).

Таким образом, в предлагаемом способе нолучения поликриствлпических блоков халькогенидов цинка и кадмия используют пористые контейнеры из инертного по отношению K парам халькогенидов мапэривла, например графита, кремнеземной или угнеграфитовой ткани, . в сочетании с режимом конденсации, который обеспечивает получение пибо очищенного поликристаплического мвтериапа, пригодного для изготовления оптической керамики путем горячего прессования (в случае скоростей испарения больше X

0,02 моль/см час, либо оптически прозрачного поликристаппического материала (при скоростях меньше О, 2 моль/см час

Предлагаемый способ отличается тем, что он обпадает высокой производительностью, простотой и надежностью, а также обеспечивает чистоту продукта, прозрачность и одновременность поликристаплических блоков и оптической керамики, изготовленной из них.

1. Способ получения поликристаипических блоков хапькогенидов цинка и кадмия для оптической керамики путем

15 газсфазного осаждения на подогретую подложку, о т и и ч в ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса получения, повышения чистоты, однородности и прозрачности поликриствллических блоков, а также оптической кера-ю мики, пары хапькогенидов пропускают через пористый графит, углеграфитовую или кремнеземную ткань, а освждение ведут со скростью 0,005-0, 15моль/см.час, йся

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ ай с я тем, что для повышения прозрачности поликристаллических блоков осажд ние в едут со с ко рос тью 0 005— 2.

Э

0,02 моль/см. чвс.

3 С . Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч вю шийся тем, что теллурид кадмия получают осаждением на подложку

t нагретую до 400-700 С.

4. Способ по пп. 1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что селенид цинка

3> пол учают осаждением на подложку, нагретую до 600-900 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1У4п ЛКМ.,S koEÓ. З.ИесЬгос 5oc,1 972,, 119, N» 3, 381-388.

2. Под ред. А, В. Ванюкова и др.

Халькогениды цинка, кадмия и ртути, с.б. 73, М., 1973.