CS263315B1

CS263315B1 - Process for the production of single crystals of mercury halides from the gas phase

Info

Publication number: CS263315B1
Application number: CS874913A
Authority: CS
Inventors: Cestmir Ing Barta; Cestmir Ing Csc Barta
Original assignee: Barta Cestmir
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS491387A1

Abstract

Pro výrobu vysoce kvalitních monokrystalů je mimo jiné nezbytné, aby během růstu monokrystalu nebyla narušena souosost ampule v pecí, respektive, aby nedocházelo k nežádoucím změnám radiálního teplotního gradientu. Při použití klasických metod pěstování je však složité tento požadavek dodržet, protože ampule je trvale v pohybu a její výsledné těžiště se mění v důsledku stěhování hmoty uvnitř ampule. Navrcený způsob výroby tento nedostatek odstraňuje. Surovina je umístěna ve statické ampuli fixované souose s pecí, přitom podélný teplotní gradient, který je hnací silou vlastní krystalizace se pohybuje zvolna od místa počátku krvstalizace na opačnou stranu ve směru růstu monokrystalu. Tím nedojde k nežádoucím změnám radiálního teplotního gradientu, což je základní předpoklad přoto, aby vypěstovaný monokrystal měl nízký počet dislokací, minimální vnitřní pnutí apod.For the production of high-quality single crystals, it is necessary, among other things, that the alignment of the ampoule in the furnace is not disturbed during the growth of the single crystal, or that there are no undesirable changes in the radial temperature gradient. However, when using classical growing methods, it is difficult to comply with this requirement, because the ampoule is constantly in motion and its resulting center of gravity changes due to the movement of matter inside the ampoule. The proposed production method eliminates this deficiency. The raw material is placed in a static ampoule fixed in line with the furnace, while the longitudinal temperature gradient, which is the driving force of the crystallization itself, moves slowly from the point of origin of crystallization to the opposite side in the direction of single crystal growth. This prevents undesirable changes in the radial temperature gradient, which is a basic prerequisite for the grown single crystal to have a low number of dislocations, minimal internal stress, etc.

Description

Vynález se týká způsobu výroby monokrystalů halogenidů rtutných Hg₂X_2lkde X = Cl, Br, J z plynné fáze v uzavřeném systému·The invention relates to a method of producing single crystal halides rtutných Hg ₂ X _2, where X = Cl, Br, from the gas phase in a closed system ·

Mezi technicky perspektivní monokrystaly halogenidů rtutných v současné době patří zejména chlorid, bromid a jodid rtutný a případně jejich směsné krystaly, jako je například Hg^ClBr. Uvedené materiály vykazují mimořádně zajímavé technické vlastnosti, například optické, akustickooptické, elastooptieké a další. Výroba příslušných krystalů se provádí z plynné fáze.Technically promising single crystals of mercury halides currently include, in particular, mercury chloride, bromide and iodide, and optionally mixed crystals thereof, such as Hg-ClBr. Said materials exhibit extremely interesting technical properties, such as optical, acoustooptical, elastooptical and others. The respective crystals are produced from the gas phase.

Jsou známy způsoby, které jsou předmětem různýoh patentů, napříkla monokrystal halogenidu rtutného se pěstuje v prostoru neprodyšně odděleném od vnějšího prostředí, třeba «vakuováním v ampuli z křemenného skla. Ampule se zahřeje na teplotu nejméně 120 °Q₍uvnitř se současně vytvoří podélný teplotní gradient, poto» se systém plynule ochlazuje na teplotu krystalizace. Dále je znám způsob přípravy, kdy se halogenid rtutný v ampuli při tlaku 1,3 .10 Pa až 1,3 .lCT^a zahřívá na teplotu v rozmezí od 120 °C do 170 °C za účelem odstranění vody a těkavých látek, načež je ampule uzavřena zatavením a vložena do prostředí s podélným teplotním gradientem, nejvýše 200 °G. Potom se ampule pohybuje z místa o vyšší teplotě do místa o nižší teplotě, přičemž v chladnějším mistě narůstá monokrystal. Aby však získaný monokrystal byl vysoce kvalitní, je bezpodmínečně nutné dodržet, aby během pohybu ampule nebyla narušena její souosost s pecí.Methods are known which are the subject of various patents, for example the mercury halide monocrystal is grown in a space impermeably separated from the external environment, for example by vacuuming in a quartz glass ampoule. The vial is heated to a temperature of at least 120 ° C ₍ a longitudinal temperature gradient is formed at the same time as the system is continuously cooled to the crystallization temperature). The vial is sealed and placed in an environment with a longitudinal temperature gradient of not more than 200 ° C. However, in order to obtain a high-quality single crystal, it is essential to ensure that the vial is not distorted during the movement of the vial.

Tento požadavek lze při použití klasických metod připravy monokrystalů jen obtížně dodržet, protože ampule je trvale v pohybu. Navíc je také obtížné získat reprodukovatelně stejné výsledky, protože v důsledku sublimace suroviny, respektive narůstání krystalu uvnitř ampule, se mění v průběhu procesu poloha výsledného těžištěThis requirement is difficult to meet with the classical single crystal preparation methods because the ampoule is constantly in motion. Moreover, it is also difficult to obtain reproducibly the same results because, due to the sublimation of the raw material or the growth of the crystal inside the vial, the position of the resulting center of gravity changes during the process.

- 2 283 315 ampule, což může vést k poruše její souososti s pecí a k nežádoucím změnám radiálního teplotního gradientu uvnitř monokrystalu·- 2 283 315 ampoules, which can lead to failure of alignment with the furnace and to undesirable changes in radial temperature gradient inside the single crystal ·

Uvedené nedostatky řeší způsob výroby monokrystalů halogenidů rtuíných z plynné fáze, prováděný ve statické ampulí fixované souose s pecí podle vynálezu, jehož podstatou je, že podélný teplotní gradient o velikosti v rozmezí od 0,02 °C/cra do 20 8c/cm se řízené posunuje rychlostí v rozmezí od 0,5 mm/den do 100 mm/den podél osy ampule ve směru od fázového rozhraní růstu monokrystalu na opačnou stranu, v níž se nachází postupně s® odpařující surovina.The above-mentioned drawbacks are solved by a process for producing single crystals of halides mercury from gas phase, carried out in a static ampoule fixed coaxial with the furnace according to the invention, which is characterized in that the longitudinal temperature gradient between 0.02 ° C / cra and 20 8c / cm it moves at a rate ranging from 0.5 mm / day to 100 mm / day along the vial axis in the direction from the single crystal growth phase interface to the opposite side in which the gradually evaporating feedstock is located.

Podélný teplotní gradient, který je hnací silou pro vlastní krystalizací, se pohybuje zvolna od místa začátku krystalizace podél osy ampule na opačnou stranu. Tímto způsobem je zajištěno, že nedojde k nežádoucím změnám radiálního teplotního gradientu uvnitř krystalu, čímž jsou splněny základní předpoklady pro růst monokrystalů s nízkým počtem dizlokací, minimálním vnitřním pnutím a podobně. Další výhodou jsou menší nároky na mechanické zajištění pohybujícího se podélného teplotního gradientu vůči statické ampuli ve srovnání s nároky na pohyb ampule vůči statickému podélnému teplotnímu gradientu.The longitudinal temperature gradient, which is the driving force for the crystallization itself, moves slowly from the point of crystallization beginning along the vial axis to the opposite side. In this way, it is ensured that no undesirable changes in the radial temperature gradient within the crystal will occur, thereby meeting the basic prerequisites for single crystal growth with low dislocations, minimal internal stresses and the like. A further advantage is the lower demands on the mechanical securing of the moving longitudinal temperature gradient relative to the static vial compared to the requirements on the movement of the vial relative to the static longitudinal temperature gradient.

Způsob výroby monokrystalu podle vynálezu byl ověřen na následujícím příkladu. Křemenná «vakuovaná ampule s práškovým chloridem Hg₂Cl₂ byla fixována v prostoru trubkové pece s odporovým vnitřním řinutím tak, že ampule, pec a vinutí byly souosé. Pec byla uvedena na pracovní teplotu v rozmezí od 200 °C do 500 °G, přičemž uvnitř ampule se vytvořil radiální teplotní gradient o velikosti v rozmezí od 0,01 °C/cm až 20 °C/cm. Kromě toho byl v ampuli vytvořen podélný teplotní gradient o velikosti v rozmezí od 0,02 °C/cm do The process for producing a single crystal according to the invention was verified in the following example. The quartz vacuum vacuum ampoule with Hg ₂ Cl ₂ powder was fixed in the tube furnace with resistive internal winding so that the ampoule, furnace and winding were coaxial. The furnace was brought to a working temperature in the range of 200 ° C to 500 ° G, and a radial temperature gradient of 0.01 ° C / cm to 20 ° C / cm was formed inside the vial. In addition, a longitudinal temperature gradient of 0.02 ° C / cm to 0 ° C was formed in the vial

- 3 263 315 °C/cm na fázových rozhraních tuhé a plynné fáz· ubývající suroviny i rostoucího monokrystalu. Tento podélný teplotní gradient se pak řízené pohyboval ve směru od fázového rozhraní narůstajícího monokrystalu na opačnou stranu, kde se nachází výchozí surovina podél osy pece rychlostí v rozmezí od 0,2 mm/den do 40 mm/den· Vyrobený monokrystal vykazoval menší počet dislokací a menší vnitřní pnutí než monokrystaly vyrobené jinými způsoby a bylo dosaženo větší reprodukovatelnosti Výsledků.- 3,263,315 ° C / cm at the solid and gaseous phase boundaries of the decreasing raw material and growing single crystal. This longitudinal temperature gradient then moved in a controlled direction from the phase boundary of the growing single crystal to the opposite side where the feedstock was located along the furnace axis at a rate ranging from 0.2 mm / day to 40 mm / day. less internal stress than single crystals produced by other methods and greater reproducibility of the results was achieved.

Claims

BACKGROUND OF THE INVENTION A process for the production of gas-phase mercury halide single crystals carried out in a static vial in which a feedstock is fixed coaxially with the furnace, characterized in that the longitudinal temperature gradient in the range of 0.02 ° C / cm to 20 ° C / cm is controlled in a controlled manner at a rate ranging from 0.5 mm / day to 100 mm / day along the vial axis in a direction away from the single crystal growth phase interface to the opposite side of the gradually evaporating feedstock.

Printed by Moravian Printing Works,