Способ выращивания бесцветных монокристаллов молибдата свинца

 

О П И С А Н И Е )953018

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (89) И4396 ГДР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.03.78 (21) 7770148/26 с присоединением заявки №вЂ” (51) М.К .

С 30 В 15/00

С 30 В 29/32 (3l) WP В 01 J/198652 (23) Приоритет—

Гвс) дарстееккьй кемктет (32) 29.04.77 (33) ГДР

СССР дв делам еаебретекий и еткрмтвй

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23.08.82 (53) УДК 621.315. .592 (088.8) Иностранец

Боллманн Вальтер (ГДР) (72) Автор изобретения

Иностранное предприятие

«ФЕБ Карл-Цейсс-Иена» (ГДР) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ БЕСЦВЕТНЫХ МОНОКРИСТА-,ПЛОВ

МОЛИБДАТА СВИНЦА

Изобретение относится к способу создания бесцветных монокристаллов молибдата свинца химического состава PbMo04.

Наряду с применением в качестве оптической среды монокристаллы РЬМо04 используются благодаря их очень хорошим эффектам взаимодействия между акустическими волнами и электромагнитным излучением в видимой и инфракрасной области спектра от Л= 400 до 4000 нм различным образом в оптических и акустическо-оптических фильтровых ус1"ройствах, светоотражаюших и аккумулирующих системах высокой мощности и разрешающей способности.

Известно создание монокристаллов молибдата свинца по методу Чохральского путем выращивания из расплава на вращающуюся кристаллографически ориентированную затравку из РЬМо04-расплава.

Для названных областей применения необходимо выращивать большие монокристаллы с диаметром около 30 мм и длиной 50 мм, 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 РЬЗ, 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 МоОз в качестве исходных материалов очень высокой чистоты (самое меньшее 99,99%-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

953018 причины для возникновения широкополосового поглощения между Л= 400 и 500 нм более высококачественными ионами металла в кристаллической решетке (Pb, Fe3 и др.) этим не устранили. Как только избытком

PbO в исходной смеси достигалось просветление цвета, в любом случае одновременно выступали другие дефекты, такие как образование трещин, помутнения, образование пузырьков.

Известны исследования, в которых из- 10 быток МоО> или PbO не действует на окраску РЬМо04-кристаллов.

Недостатком всех этих методов является ненадежность.

Исходя из наблюдений Pbз -ионов, вызывающих изменения цвета, и других много- 15 зарядных ионов в качестве центров дырок, которые возникают в зависимости от характера атмосферы термообработки, уже предлагалось для устранения мешающей области поглощения проводить последующую обработку РЬМо04-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 приме- 25 нения ограничена.

Цель изобретения состоит в том, чтобы не только устранить возникновение изменения цвета в монокристаллах РЬМо04, но уже вначале предотвратить его изменением З0 атмосферы выращивания.

В связи с этим преследуется цель предотвратить широкополосную область поглощения в РЬМоО4-монокристаллах, максимум которой лежит в пределах Л = 400—

430 нм, которая особенно при больших тол- з5 щинах слоя понижает проницаемость значительно ниже теоретического значения, заданного показателем преломления. Этим улучшается работоспособность соответствующих оптических или акустическо-оптичес40 ких 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 по- 45 следующую термообработку.

В предлагаемом способе исходные компоненты PbO и МоОз могут отклоняться на + 1% от эквимолярного количественного соотношения для состава расплава и уменьшаются требования по степени чистоты до

50 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 выше 900 С и связанные с этим потери испарения в вакууме, задача решается способом для создания бесцветных монокристаллов молибдата (РЬМо04) 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 †7 торр.

На чертеже кривые обозначают: кривая I — зависимость коэффициента йоглощения К, от длины волны L РЬМо04-кристалла, созданного на уровне техники; кривая 2 — зависимость коэффициента поглощения К2 от длины волны А РЬМо04-кристалла, созданного согласно изобретению; кривая 3 — зависимость уменьшения коэффициента поглощения ЬК от длины волны

Л при применении предлагаемого способа в сравнении с уровнем техники.

В рамках первого этапа способа состав расплава РЬМо04 создают из PbO и МоОз

99,9%-ной чистоты в платиновом тигле диаметром 35 мм и длиной 70 мм, оснащенном последующим и нижним подогревателем.

В следующей фазе выращивания из этого

РЬМо04-расплава (точка плавления 1060—

1065 С) с помощью кристаллографически ориентированного РЪМо04 затравочного кристалла, вращающегося со скоростью

20 об/мин, с подъемной скоростью 4 мм/ч в атмосфере азота или инертного газа при

760 торр, выращивается РЬМо04-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 РЬМо04-монокристалл диаметром 25 мм и длиной 60 мм.

Если выбрать платиновый тигель больших размеров (диаметр 40 — 50 мм, длйна

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 = 400 до

600 нм видна эффективность предлагаемого способа.

Формула изобретения

Способ выращивания бесцветных монокристаллов молибдата свинца (РЬМо04 ) 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. 953018

К (СМ-1) а, 0

-05

-О, Редактор О. Половка

Заказ 5846/46

Составитель В. Безбородова

Техред А. Бойкас Корректор М.Шароши

Тираж 37! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4