CS269286B1

CS269286B1 - Ampule pro růst monokrystalů halogenidů jednomocné rtuti

Info

Publication number: CS269286B1
Application number: CS883903A
Authority: CS
Inventors: Cestmir Ing Barta; Cestmir Ing Csc Barta; Milan Ing Hejl
Original assignee: Barta Cestmir; Hejl Milan
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS390388A1

Abstract

Řešení spadá do oblasti pěstování vysoce kvalitních monokrystalů, speciálně se zaměřením na uspořádání ampule pro pěstování monokrystalů halogenidů jednomocné rtuti. Vnitřní prostor ampule je uspořádán tak, že ve vzdálenosti nejméně 3 mm od konce ampule, v němž začíná narůstat krystalový zárodek, je umístěna přepážka, která vytváří zúžený prostor - zúžený otvor o průřezu v rozmezí od 0,01 asr do 25 mm . Tímto uspořádáním vnitřního prostoru ampule se podstatně zvyšuje pravděpodobnost, že zúžením proroste pouze jediné krystalové zrno zárodku a dojde k nastolení dominantního postavení jediného krystalu. Vypěstovaný monokrystal vykazoval zřetelně menší sklon k tvorbě šlír a jiných vnitřních defektů, což příznivě ovlivňuje fyzikální vlastnosti vypěstovaného monokrystalu.

Description

Vynález se týká uspořádání vnitřního prostoru ampule pro růst monokrystalů halogenidů Jednomocné rtuti z plynné fáze, popřípadě i Jiných monokrystalů pěstovaných z plynné fáze.

Monokrystaly halogenidů Jednomocné rtuti vykazují mimořádnou anizotropii svých fyzikálních vlastností. Je to dáno tím, že krystalová mřížka je tvořená lineárními molekulami halogenidů rtuťných Hg₂X₂ C^e X Je F, Cl, Br nebo J), které jsou mezi sebou vázány jen velmi slabými vazbami. Ve směru hlavní krystalografické osy Jde o poměrně silné ionto-kovalentní vazby, zatímco ve směru kolmém o slabé Van-der-Waalsovy vazby, což se výrazně projevuje ve věech vlastnostech halogenidů jednomocné rtuti. Na Jedné straně je to příčinou unikátních technicky perspektivních fyzikálních vlastností, Jako je vysoký optický dvojlom, anizotropie rychlosti ěíření elastických vln a jiné, na druhé straně je to příčinou obtíží při přípravě zvláště jakostních monokrystalů, neboť štěpnost, pružnost, deformovatelnost, sklon k tvorbě vnitřních defektů, tepelná vodivost, tepelná roztažnost a jiné jsou ve velké míře ovlivněny krystalografickou orientací.

V současné době Je vyřešen způsob výroby monokrystalů halogenidů rtuťných, při kterém se surovina halogenidů rtuťného neprodyšně uzavře například v ampuli z křemenného skla, přivede se na teplotu nejméně 120 °C, načež se v teplotním gradientu sublimací plynule postupně rekrystalizuje na monokrystal. Monokrystal začíná narůstat na opačném konci ampule, než Je surovina, a to na krystalovém zárodku. Tento zárodek musí být do ampule buď. předem vložen, nebo vznikne samostatně tak. zvanou termotaxií, tj. samovolně vzniklý zárodek krystalu se krystalograficky orientuje optimálně vůči směru izoterm teplotního pole. Metoda termotacie má hlavní nedostatek v tom, že vznikající zárodek vznikne málokdy jako monokrystal, ale naopak většinou jako polykrystal. Jednotlivá krystalová zrna pak postupně narůstají a zvětšují se, a tím se zvětšuje i celý polykrystalický zárodek'. Krystalová zrna, která jsou nejvýhodněji orientována vůči směru izoterm teplotního pole rostou nejrychleji, a proto postupně zatlačí ostatní méně výhodně orientovaná krystalová zrna a celkový počet jednotlivých krystalů ve fázovém rozhraní zárodku se výrazně zmenší. Málokdy však tento vývoj vede k nastolení dominantního postavení jediného krystalu.

Rovněž použití ampule, v níž krystalový zárodek vzniká a posléze narůstá v zárodečné části ampule, jejíž prostor přechází oboustranně plynule zúženým krčkem do vlastního růstového prostoru ampule, nezajišťuje dostatečně, že zúžením proroste pouze jediné krystalové zrno zárodku a za ním, že Již bude narůstat monokrystal. K takovému požadovanému růstu dochází pouze asi ve 20 % případů, a proto je zapotřebí počáteční stadium krystalizace opakovat průměrně 5krát, než je dosaženo žádaného efektu. Jeden cyklus trvá 5 až 7 dní, takže se jedná o značné časové, energetické i jiné ztráty.

Uvedené nedostatky pomáhá řešit ampule pro růst monokrystalů halogenidů jednomocné rtuti podle vynálezu. Podstatou vynálezů je, že ve vzdálenosti nejméně 3 mm od konce ampule, v němž začíná narůstat krystalový zárodek, je umístěna přepážka, například ve tvaru pláště rotačního kužele, jehož stěny se svislou stěnou ampule svírají úhel v rozmezí od 10 do 90°, vytvářející zúžený otvor s průřezem o plošném obsahu v rozmezí od 0,01 mn/ do 25 mm². Stěny speciální přepážky mohou být případně prohnuty tak, že mají tvar pláště rotačního komolého elipsoidu nebo hyperboloidu apod.

Umístěním přepážky do vnitřního prostoru ampule se zvyšuje pravděpodobnost, že vytvořeným zúženým otvorem proroste pouze jediné krystalové zrno z polykrystalického zárodku a za touto přepážkou bude narůstat již monokrystal.

Na výkresu je uvedeno schematické uspořádání ampule pro růst monokrystalů halogenidů jednomocné rtuti podle vynálezu.

V ampuli 1 je umístěna přepážka 2, která zajišťuje zúžení vnitrního průměru v rozme^— o ~ zí od 0,01 do 25 mm .

Navrhované uspořádání ampule podle vynálezu bylo úspěšně odzkoušeno na následujícím příkladu.

CS 269 286 Bl

Pro pěstování monokrystalů chloridu rtuíného HggClg byla použita ampule podle vynálezu, kde vnitřní průměr válcové Sásti byl 25 mm, stěny přepážky měly tvar pláště rotačního komolého kužele a svíraly se svislou osou ampule úhel 30° a vnitřní průřez otvoru v přepážce byl 2,25 mm, přičemž vzdálenost otvoru od konce ampule, v němž začal narůstat krystalový zárodek, byla 2,5 mm. Statistická pravděpodobnost, že otvorem přepážky proroste do válcové části ampule Jediné krystalové zrno z původního polykrystalického zárodku se zvýšila z původních 20 % na asi 38 %. Kromě toho vypěstovaný krystal vykazoval statisticky zřetelně meněí sklon k tvorbě šlír a Jiných vnitřních defektů.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Ampule pro růst monokrystalů halogenidů Jednomocné rtuti, vyznačující se tím, že ve vzdálenosti nejméně ] m od konce ampule (1), v němž začíná narůstat krystalový zárodek, je umístěna přepážka (2), například ve tvaru pláště rotačního komolého kužele, jehož stěny se svislou osou ampule (1) svírají úhel v rozmezí od 10 do 90°, vytvářející zúžený otvor s průřezem v rozmezí od Ο,-'Μ- do 25 mm ve vnitřním prostoru ampule (1).
2. Ampule podle bodu 1, vyznačující se tím, že stěny přepážky (2) jsou prolinuty tak, že mají tvar pláště rotačního komolého elipsoidu nebo hyperboloidu.