FR2560227A1 - Process for the preparation of a solvent zone for the production of semiconductive compounds - Google Patents

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Abstract

Process for the preparation of a binary initial solvent zone for crystallising in the form of a single crystal a ternary or quaternary compound of determined composition S, containing Cd and Hg, consisting in choosing, on the phase equilibrium diagram of the compound, the Cd and Hg concentration and the temperature TA, TA', at which the crystallisation must be performed, the initial solvent zone raised to this temperature being capable of dissolving the compound S until a solvent zone in thermodynamic equilibrium with it is obtained and from which the crystallisation is carried out, and in determining on the diagram the composition C, C' of the initial solvent zone and the temperature TC, TC' at which it must be prepared.

Description

La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'une zone de solvant destinée à la fabrication de composés semiconducteurs ternaires- ou quaternaires par la méthode dite de "transfert d'une zone de solvant1. The present invention relates to a process for the preparation of a solvent zone intended for the manufacture of ternary- or quaternary semiconductor compounds by the method known as "transfer of a solvent zone1.

Ce procédé est parfaitement bien adapté à la fabrication de composés ternaires de formule
CdxHg0,5-xTe0,5 et de composés quaternaires de formule CdxHgo 5~xTeySe0 5 yt formules dans lesquelles 0 < x < O,5 et 0 < y < 0,5. Ces composés présentent une largeur de bande interdite variant de façon continue avec les fractions atomiques x et y, ce qui autorise ainsi la fabrication de photodétecteurs infrarouges fonctionnant à toute longueur d'onde supérieure à 0,8 Bm. This process is perfectly suited to the manufacture of ternary compounds of formula
CdxHg0.5-xTe0.5 and quaternary compounds of formula CdxHgo 5 ~ xTeySe0 5 yt formulas in which 0 <x <O, 5 and 0 <y <0.5. These compounds have a forbidden bandwidth varying continuously with the atomic fractions x and y, which thus authorizes the manufacture of infrared photodetectors operating at any wavelength greater than 0.8 Bm.

D'un point de vue général, la méthode de transfert d'une zone de solvant permet d'élaborer des composés semiconducteurs monocristallins à une température inférieure à leur température de fusion, ce qui permet d'obtenir des composés très purs et de meilleure qualité cristalline que celle obtenue par les autres procédés de fabrication de monocristaux. From a general point of view, the method of transfer of a solvent zone makes it possible to develop monocrystalline semiconductor compounds at a temperature below their melting point, which makes it possible to obtain very pure and better quality compounds. crystalline than that obtained by other methods of manufacturing single crystals.

Dans le cas particulier des composés semiconducteurs de formule CdxHg0,5-xTe0,5 ou de formule
Te Se
CdxHg0 5 xTeySe0 5 y, cette méthode permet de s'af- franchir des difficultés liées à la présence de vapeur du mercure présentant une pression élevée à la température de fusion desdits composés.In the particular case of semiconductor compounds of formula CdxHg0.5-xTe0.5 or of formula
Te se
CdxHg0 5 xTeySe0 5 y, this method makes it possible to overcome the difficulties linked to the presence of mercury vapor having a high pressure at the melting temperature of said compounds.

Le principe général de la méthode dite de 'transfert d'une zone de solvant" appliquée aux composés semiconducteurs de type II-VI a été clairement décrit dans un article de G.A. WOLFF et al. paru dans
Transactions of the Metallurgical Society of Aime, vol. 242, mars'1968, pages 436-441. The general principle of the so-called 'solvent zone transfer' method applied to type II-VI semiconductor compounds was clearly described in an article by GA WOLFF et al. Published in
Transactions of the Metallurgical Society of Aime, vol. 242, March '1968, pages 436-441.

Cette méthode consiste, en se référant à la figure 1, à introduire un lingot 2 d'un composé semiconducteur polycristallin, appelé lingot 'source dans une nacelle cylindrique 4 en silice, en position verticale, pour y être traversé par une zone de solvant fondue 6, disposée au préalable à l'extrémité de la nacelle. Un four 8 permet de chauffer la nacelle et son contenu dans la partie en regard du four. Le déplacement longitudinal de la nacelle, selon la flèche 10 permet à la zone de solvant 6 de dissoudre le lingot 2 et de cristalliser derrière elle un lingot monocristallin 12 ; l'interface de dissolution porte la référence 13 et l'interface de recristallisation la référence 14. This method consists, with reference to FIG. 1, of introducing an ingot 2 of a polycrystalline semiconductor compound, called ingot 'source, into a cylindrical nacelle 4 of silica, in vertical position, to be crossed there by a zone of molten solvent 6, previously arranged at the end of the nacelle. An oven 8 makes it possible to heat the nacelle and its contents in the part facing the oven. The longitudinal displacement of the nacelle, according to arrow 10 allows the solvent zone 6 to dissolve the ingot 2 and to crystallize behind it a monocrystalline ingot 12; the dissolution interface bears the reference 13 and the recrystallization interface the reference 14.

La dissolution du lingot source 2 par la zone de solvant 6 entraine une modification de la composition initiale de la zone de solvant. Le processus de croissance du lingot 12 est établi lorsque la zone de solvant 6, qui est liquide, est en équilibre thermodynamique avec le lingot source 2 et le lingot monocristallin 12. The dissolution of the source ingot 2 by the solvent zone 6 leads to a modification of the initial composition of the solvent zone. The growth process of the ingot 12 is established when the solvent zone 6, which is liquid, is in thermodynamic equilibrium with the source ingot 2 and the monocrystalline ingot 12.

Dans l'article précité, la méthode est appliquée à la croissance de monocristaux de composés semiconducteurs ternaires de type II-VI ; la zone de solvant initiale, c'est-à-dire la zone de solvant existant avant tout transfert de ladite zone le long du lingot semiconducteur, est constituée de tellure pur. In the aforementioned article, the method is applied to the growth of monocrystals of type II-VI ternary semiconductor compounds; the initial solvent zone, that is to say the solvent zone existing before any transfer of said zone along the semiconductor ingot, consists of pure tellurium.

De même, dans l'article de R. TRIBOULET de février 1977, paru dans la Revue de Physique Appliquée, tome 12, pages 123-128, il est décrit la préparation particulière de cristaux contenant du Cd, du Hg et du Te à partir de barres juxtaposées de CdTe et de HgTe comme matériaux source ou d'alimentation d'une zone de solvant initiale en tellure.  Likewise, in the article by R. TRIBOULET of February 1977, which appeared in the Revue de Physique Applégé, tome 12, pages 123-128, the particular preparation of crystals containing Cd, Hg and Te is described. bars juxtaposed with CdTe and HgTe as source or supply materials for an initial tellurium solvent zone.

Le choix d'une zone initiale de solvant constituée de tellure pur impose obligatoirement la température de la zone finale de solvant à partir- dé laquelle on pourra obtenir le cristallisation sous forme d'un monocristal du composé d'alimentation de ladite zone, étant donné que la zone de solvant liquide et le composé solide doivent être en équilibre thermodynamique. The choice of an initial solvent zone consisting of pure tellurium necessarily requires the temperature of the final solvent zone from which it is possible to obtain crystallization in the form of a single crystal of the feed compound from said zone, given that the zone of liquid solvent and the solid compound must be in thermodynamic equilibrium.

Pour permettre de choisir la température à laquelle pourra se former le monocristal, il a été proposé d'utiliser comme zone de solvant initiale une zone de solvant ayant la composition finale de ladite zone, c'est-à-dire lorsque cette dernière est alors en équilibre thermodynamique avec le composé d'alimentation et le composé cristallisé. To allow the choice of the temperature at which the single crystal may form, it has been proposed to use as the initial solvent zone a solvent zone having the final composition of said zone, that is to say when the latter is then in thermodynamic equilibrium with the feed compound and the crystallized compound.

Dans le brevet français nO 8 105 387 du 18 mars 1981, il est décrit une telle zone de solvant. Dans ce brevet, qui se rapporte à l'obtention de composés semiconducteurs contenant du Cd, du Bg et du Te, on utilise comme zone de solvant initiale un mélange constitué de CdTe, de HgTe et de Te, riche en tellure, cette zone de solvant étant alimentée par des barres de CdTe et de HgTe. La préparation d'une zone liquide initiale ternaire riche en tellure contenant du Cd, du Hg et du Te, en équilibre thermodynamique avec le composé solide correspondant, implique de préparer ladite zone de solvant à la température d'équilibre thermodynamique soit la plus élevée qu'il soit et exige de se prémunir contre les fuites de mercure liées à la pression de vapeur élevée de ce constituant. In French patent No. 8 105 387 of March 18, 1981, such a solvent zone is described. In this patent, which relates to the production of semiconductor compounds containing Cd, Bg and Te, an initial solvent zone is used a mixture consisting of CdTe, HgTe and Te, rich in tellurium, this zone of solvent being fed by CdTe and HgTe bars. The preparation of an initial ternary liquid zone rich in tellurium containing Cd, Hg and Te, in thermodynamic equilibrium with the corresponding solid compound, involves preparing said solvent zone at the thermodynamic equilibrium temperature, which is the highest that 'it is and requires protection against mercury leaks linked to the high vapor pressure of this constituent.

De plus, dans ce cas où le cadmium est introduit sous forme de composé CdTe, la préparation de la zone de solvant nécessite plusieurs heures, compte tenu de la cynétique de dissolution lente de ce composé dans le liquide HgTe+Te.  In addition, in this case where cadmium is introduced in the form of CdTe compound, the preparation of the solvent zone requires several hours, taking into account the cynetics of slow dissolution of this compound in the HgTe + Te liquid.

On voit donc que dans les différents procédés de l'art antérieur, des problèmes importants se posent à l'homme de l'art pour la- préparation sous forme de monocristaux de composés ternaires ou quaternaires, notamment de formules Cd Hgg,5-rTe0,5 et Cd,Hg0ltj~.TeySe0l5,y' lorsque l'on emploie la méthode de transfert d'une zone de solvant. It is therefore seen that in the various processes of the prior art, significant problems arise for those skilled in the art for the preparation in the form of single crystals of ternary or quaternary compounds, in particular of formulas Cd Hgg, 5-rTe0 , 5 and Cd, Hg0ltj ~ .TeySe0l5, y 'when the transfer method of a solvent zone is used.

En effet, pour obtenir des monocristaux de composés semiconducteurs purs et de bonne qualité cristalline, il est nécessaire de réaliser la zone de solvant initiale à une température aussi modérée que possible, cette zone étant apte à atteindre au m-ieux l'équilibre thermodynamique avec le solide tenant lieu de composé d'alimentation de ladite zone. Indeed, to obtain single crystals of pure semiconductor compounds and of good crystalline quality, it is necessary to carry out the initial solvent zone at a temperature as moderate as possible, this zone being capable of achieving thermodynamic equilibrium with the solid serving as the feed compound for said zone.

La présente invention a ajustement pour objet un procédé de préparation d'une zone de solvant initiale permettant de remédier aux inconvénients de l'art antérieur cité, tout en étant d'une mise en oeuvre aussi simple que les procédés de cet art antérieur. The present invention relates to a process for preparing an initial solvent zone which makes it possible to remedy the drawbacks of the cited prior art, while being as simple to implement as the processes of this prior art.

De façon plus précise, l'invention a pour objet un procédé de préparation d'une zone de solvant initiale binaire permettant la cristallisation sous forme d'un monocristal d'un composé ternaire ou quaternaire polycristallin, de composition déterminée et contenant du cadmium et du mercure, caractérisé en ce que l'on choisit, sur le diagramme d'équilibre de phases du composé, la concentration en cadmium et en mercure dudit composé ainsi que la température à laquelle doit s'effectuer ladite cristallisation, la zone de solvant initiale portée à cette température étant apte à dissoudre le composé ternaire ou quaternaire jusqu'à l'obtention d'une zone de solvant respectivement ternaire ou quaternaire, en équilibre thermodynamique avec ledit composé, à partir de la quelle est réalisée ladite cristallisation, et en ce que l'on détermine sur le diagramme, à partir de ladite concentration et de ladite température, la composition de la zone de solvant binaire initiale ainsi que la température à laquelle doit être préparée-cet- te zone de solvant binaire initiale. More specifically, the invention relates to a process for the preparation of an initial binary solvent zone allowing crystallization in the form of a single crystal of a polycrystalline ternary or quaternary compound, of determined composition and containing cadmium and mercury, characterized in that one chooses, on the phase equilibrium diagram of the compound, the cadmium and mercury concentration of said compound as well as the temperature at which said crystallization is to take place, the initial solvent zone carried at this temperature being capable of dissolving the ternary or quaternary compound until a zone of respectively ternary or quaternary solvent is obtained, in thermodynamic equilibrium with said compound, from which said crystallization is carried out, and in that the composition of the initial binary solvent zone and the temperature at l are determined on the diagram, from said concentration and said temperature. This initial binary solvent zone must be prepared.

Ce procédé permet de choisir la température de fonctionnement à laquelle on veut effectuer la cristallisation sous forme de monocristaux d'un composé ternaire ou quaternaire et il permet de préparer la zone initiale de solvant à une température aussi basse que possible. This process makes it possible to choose the operating temperature at which it is desired to carry out crystallization in the form of single crystals of a ternary or quaternary compound and it makes it possible to prepare the initial zone of solvent at a temperature as low as possible.

Ce procédé de préparation s'applique avantageusement à la cristallisation des composés ternaires de formule Cd 890,5-xTe0,5 et des composés quaternaires de formule CdxHgo 5~xTeySeO,5~y, formules dans lesquelles x et y sont des nombres compris entre
O et 0,5.This preparation process advantageously applies to the crystallization of ternary compounds of formula Cd 890.5-xTe0.5 and of quaternary compounds of formula CdxHgo 5 ~ xTeySeO, 5 ~ y, formulas in which x and y are numbers between
O and 0.5.

Dans ce cas particulier, la zone de solvant initiale est de préférence une zone riche en tellure contenant du tellure et du mercure ; cette zone de solvant peut être réalisée par fusion et dissolution de Te et de HgTe en quantités appropriées. In this particular case, the initial solvent zone is preferably a tellurium-rich zone containing tellurium and mercury; this solvent zone can be produced by melting and dissolving Te and HgTe in appropriate quantities.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre explicatif et non limitatif. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given by way of explanation and without limitation.

La description se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1, déjà décrite, illustre le procédé de cristallisation sous forme monocristalline d'un composé par transfert d'une zone de solvant,
- la figure 2 représente le diagramme d'équilibre des phases des composés ternaires de formule Cd Ng015,xTe0,5 ; les valeurs en abscisse con cernent la concentration en cadmium desdits composés et les valeurs en ordonnées la concentration en mercure, et
- la figure 3 représente un diagramme donnant la pression de vapeur de mercure PBg, en atmos phère, en fonction de- la température T exprimée en og~lt au-dessus des zones liquides binaires ou ternaires.The description refers to the appended figures in which:
FIG. 1, already described, illustrates the crystallization process in monocrystalline form of a compound by transfer from a zone of solvent,
- Figure 2 shows the phase balance diagram of the ternary compounds of formula Cd Ng015, xTe0.5; the values on the abscissa relate to the cadmium concentration of said compounds and the values on the ordinate the mercury concentration, and
- Figure 3 shows a diagram giving the mercury vapor pressure PBg, in atmosphere, as a function of- the temperature T expressed in og ~ lt above the binary or ternary liquid areas.

Dans les procédés d'élaboration de composés ternaires ou quaternaires semiconducteurs sous forme de monocristaux par la méthode de transfert d'une zone de solvant, le processus de croissance des monocristaux est établi lorsque la zone de solvant est en équilibre thermodynamique avec le composé source et le composé monocr-istallin constitué. La zone de solvant est alors un liquide ternaire ou quaternaire de Cd, Hg et Te ou de Cd, Hg, Te et Se selon que le composé est un composé ternaire ou quaternaire de ces mêmes constituants. In the processes for producing ternary or quaternary semiconductor compounds in the form of single crystals by the method of transfer of a solvent zone, the growth process of the single crystals is established when the solvent zone is in thermodynamic equilibrium with the source compound and the monocrystalline compound formed. The solvent zone is then a ternary or quaternary liquid of Cd, Hg and Te or of Cd, Hg, Te and Se depending on whether the compound is a ternary or quaternary compound of these same constituents.

En vue d'une simplification, la description qui suit se réfère à la réalisation de monocristaux de CdxHg0,5xTe0,5 avec 0 < x < 0,5. Bien entendu, le procédé selon l'invention est applicable à toute composition de composés ternaires ou quaternaires de type Cd Hg0,5-xTe0,5 ou CdxHgg,5,xTeySeg,S-y'
La figure 2 est une représentation du diagramme d'équilibre des phases des composés de formule
CdxHg0,5-xTe0,5 ; les valeurs en abscisse donnent la concentration en cadmium et les valeurs en ordonnées la concentration en mercure de ces composés. L'origine O des axes représente le tellure pur.Sur ce diagramme, on trace les lieux des points où chaque liquide est en équilibre thermodynamique avec son solide à une température donnée, c'est-à-dire les isothermes liquides 650 C, 6100C, ... 540 OC. For the sake of simplification, the following description refers to the production of single crystals of CdxHg0.5xTe0.5 with 0 <x <0.5. Of course, the method according to the invention is applicable to any composition of ternary or quaternary compounds of the Cd Hg0.5-xTe0.5 or CdxHgg, 5, xTeySeg, Sy 'type.
Figure 2 is a representation of the phase balance diagram of the compounds of formula
CdxHg0.5-xTe0.5; the values on the abscissa give the cadmium concentration and the values on the ordinate the mercury concentration of these compounds. The origin O of the axes represents pure tellurium. On this diagram, we trace the places of the points where each liquid is in thermodynamic equilibrium with its solid at a given temperature, i.e. the liquid isotherms 650 C, 6100C , ... 540 OC.

Le procédé selon l'invention consiste tout d'abord, pour un composé ternaire de composition donnée, que l'on désire cristalliser sous forme monocristalline, à déterminer le point S représentant ce composé, ce point S ayant comme abscisse la concentration en cadmium dudit composé et en ordonnée la concentration en mercure de ce meme composé. Le composé considéré présente ici la formule Cd0,11Hg0,39Te0,5.  The method according to the invention consists first of all, for a ternary compound of given composition, which it is desired to crystallize in monocrystalline form, to determine the point S representing this compound, this point S having as abscissa the cadmium concentration of said compound and on the ordinate the mercury concentration of this same compound. The compound considered here has the formula Cd0.11Hg0.39Te0.5.

Puis on trace la courbe BB' qui représente, à différentes températures, le lieu des compositions de la zone de solvant en équilibre thermodynamique avec le composé représenté par le point S. Then we draw the curve BB 'which represents, at different temperatures, the location of the compositions of the solvent zone in thermodynamic equilibrium with the compound represented by the point S.

Ensuite, on choisit la température TA à laquelle on veut effectuer la cristallisation du composé en zone de solvant par exemple à 6150 OC. Cette courbe de température coupe la courbe BB' en un point
A, point qui représente la composition finale de la zone de solvant. Ici cette composition finale correspond à la formule Cd0,03Hg0,35Te0,62. A partir de cette composition A, on effectuera la cristallisation du composé Cd0,11Hg0,39Te0,5, comme décrit précédemment en référence à la figure 1.Next, the temperature TA is chosen at which it is desired to crystallize the compound in the solvent zone, for example at 6150 ° C. This temperature curve intersects the curve BB 'at a point
A, point which represents the final composition of the solvent zone. Here this final composition corresponds to the formula Cd0.03Hg0.35Te0.62. From this composition A, crystallization of the compound Cd0.11Hg0.39Te0.5 will be carried out, as described previously with reference to FIG. 1.

Enfin, on trace la droite passant parle point A et le point S, droite qui constitue le lieu des compositions de la zone liquide dissolvant le composé représenté par le point S lorsque l'on élève la température de ladite zone de la température Te jusqu'à la température TA ; cette droite coupe l'axe des ordonnées du diagramme en un point C. Ce point C donne la composition de la zone de solvant initiale binaire ainsi que la température TC à laquelle doit être préparée cette zone de solvant. Cette température TC est nettement inférieure à la température de fonctionnement choisie TA
Dans l'exemple considéré, la zone de sol vant initiale, qui est une zone de solvant riche en tellure, présente la composition Hg0133Te0,67 ; cette composition doit être réalisée à une température de 5800C.Finally, we draw the straight line passing through point A and point S, a line which constitutes the place of the compositions of the liquid zone dissolving the compound represented by point S when the temperature of said zone is raised from temperature Te to at temperature TA; this straight line intersects the ordinate axis of the diagram at a point C. This point C gives the composition of the initial binary solvent zone as well as the temperature TC at which this solvent zone must be prepared. This temperature TC is much lower than the chosen operating temperature TA
In the example considered, the initial vant soil zone, which is a tellurium-rich solvent zone, has the composition Hg0133Te0.67; this composition must be carried out at a temperature of 5800C.

Pour le même composé S, par exemple de formule Cdo llEgo 39TeO 5, on peut choisir une autre température que TA pour effectuer la cristallisation du composé S, par exemple une température Ts, inférieure à TA. La courbe de température T,, ici de 6100C, coupe la courbe BB' en un point A'. Comme précédemment, la construction de la droite A'S, qui constitue le lieu des compositions de la zone liquide dissolvant le composé représenté par le point S lorsque l'on élève la température de cette zone jusqu'à la température TA,, permet de déterminer la composition de la zone de solvant initiale binaire ainsi que la température à laquelle celle-ci doit être préparée.Au point C' qui est l'intersection entre la droite A'S et l'axe des ordonnées du diagramme, la composition de la zone de solvant initiale binaire est voisine de Hg0,24Te0176 et la température à laquelle celle-ci doit être préparée est de 510 C, Cette température Tc, est inférieure à la température TA, de fonctionnement choisie du système thermodynamique. Le procédé laisse donc le choix de la température de cristallisation. For the same compound S, for example of formula Cdo llEgo 39TeO 5, it is possible to choose a temperature other than TA to effect the crystallization of compound S, for example a temperature Ts, lower than TA. The temperature curve T ,, here of 6100C, cuts the curve BB 'at a point A'. As before, the construction of the straight line A'S, which constitutes the place of the compositions of the liquid zone dissolving the compound represented by the point S when the temperature of this zone is raised to the temperature TA ,, makes it possible to determine the composition of the initial binary solvent zone as well as the temperature at which this must be prepared. At point C 'which is the intersection between the line A'S and the ordinate axis of the diagram, the composition of the solvent zone binary initial is close to Hg0.24Te0176 and the temperature at which this one must be prepared is 510 C, This temperature Tc, is lower than the temperature TA, of selected operation of the thermodynamic system. The process therefore leaves the choice of the crystallization temperature.

Après détermination de la composition de la zone de solvant initiale, celle-ci peut être réalisée, dans le cas des composés ternaires de formule CdxHgO 5~sTeO 5 par fusion et dissolution de Te et de
HgTe par exemple en quantités appropriées. I1 en est de même pour les composés quaternaires de formule
CdxHg0,5-xTeySe0,5-y. La fusion de la zone de solvant initiale peut être réalisée rapidement à l'aide d'un moyen de chauffage des plus simples. After determining the composition of the initial solvent zone, this can be carried out, in the case of ternary compounds of formula CdxHgO 5 ~ sTeO 5 by melting and dissolving Te and
HgTe for example in suitable quantities. I1 is the same for the quaternary compounds of formula
CdxHg0,5-xTeySe0,5-y. The initial solvent zone can be melted quickly using the simplest heating means.

Etant donné que la température de préparation de la zone de solvant initiale binaire est relativement modérée, par exemple de 5800C, lorsque l'on désire obtenir la cristallisation du composé à la température TA de 6500C ou de 5100C, lorsque l'on désire réaliser la cristallisation dudit composé à une température TA, de 6100C, permet d'éviter au-dessus du liquide, c'est-à-dire de la zone initiale de solvant, lors de sa préparation, l'établissement d'une pression de vapeur de mercure élevée, ce qui permet de réaliser la zone de solvant initiale sous faible pression de gaz neutre ou réducteur, par exemple à la pression atmosphérique. Since the preparation temperature of the initial binary solvent zone is relatively moderate, for example 5800C, when it is desired to obtain the crystallization of the compound at the temperature TA of 6500C or 5100C, when it is desired to carry out the crystallization of said compound at a temperature TA, of 6100C, makes it possible to avoid, above the liquid, that is to say the initial zone of solvent, during its preparation, the establishment of a vapor pressure of high mercury, which makes it possible to carry out the initial solvent zone under low pressure of neutral or reducing gas, for example at atmospheric pressure.

Sur -la figure 3, on a représenté un diagramme donnant la pression de vapeur de mercure en fonction de la température, au-dessus des zones liquides de solvant. In FIG. 3, a diagram is shown giving the mercury vapor pressure as a function of the temperature, above the liquid areas of solvent.

La courbe d représente la pression de vapeur du mercure en équilibre avec la zone de solvant ayant la composition définie par la courbe BB' de la figure 2, à la température de fusion de ladite zone (température TA pour le point A, température TA, pour le point A'), et la courbe e la pression de vapeur du mercure en équilibre avec la zone initiale de solvant ayant la composition définie par les ordonnées du diagramme de la figure 2, à la température de fusion de ladite zone (température TC pour le point C, température TC, pour le point C'), seules les températures et pressions des points A et C ont été représentées sur cette figure. Curve d represents the vapor pressure of the mercury in equilibrium with the solvent zone having the composition defined by curve BB ′ in FIG. 2, at the melting temperature of said zone (temperature TA for point A, temperature TA, for point A ′), and the curve e the vapor pressure of the mercury in equilibrium with the initial zone of solvent having the composition defined by the ordinates of the diagram in FIG. 2, at the melting temperature of said zone (temperature TC for point C, temperature TC, for point C '), only the temperatures and pressures of points A and C have been shown in this figure.

On constate bien, d'après ces courbes, que la pression de vapeur du mercure est peu élevée lorsque l'on réalise la zone de solvant initiale conformément à l'invention. It can be seen from these curves that the vapor pressure of mercury is low when the initial solvent zone is produced in accordance with the invention.

En effet, cette pression de vapeur n'est que de 1,4 atmosphère à la température TC (5800C) pour une zone de solvant initiale ayant la composition C (courbe e) mais elle est de 4 atmosphères à la température TA (6500C) pour une zone de solvant initiale ayant le composition A (courbe d) comme cela est utilisé dans les prodécés de l'art antérieur. Indeed, this vapor pressure is only 1.4 atmospheres at temperature TC (5800C) for an initial solvent zone having composition C (curve e) but it is 4 atmospheres at temperature TA (6500C) for an initial solvent zone having composition A (curve d) as used in the prior art products.

Dans un exemple de réalisation de l'invention, on a procédé à la cristallisation sous forme de monocristal d'un composé de formule Cd0111Hg0,39Te0,5 obtenu de façon connue telle que celle décrite dans les documents de l'art antérieur au moyen d'une zone de solvant initiale de composition HgO 33Te0 67 composition représentée par le point C de la figure 2, Cette zone de solvant initiale a été préparée par fusion et dissolution de, respectivement 10 g de tellure pur et 25 g de HgTe, à la température de 5800C, température déterminée à partir du diagramme de la figure 2, sous une pression de une atmosphère d'hydrogène (1,013.105 Pascals). In an exemplary embodiment of the invention, a compound of formula Cd0111Hg0.39Te0.5 obtained in known manner such as that described in the documents of the prior art was crystallized in the form of a single crystal. an initial solvent zone of composition HgO 33Te0 67 composition represented by point C of FIG. 2, This initial solvent zone was prepared by melting and dissolving, respectively 10 g of pure tellurium and 25 g of HgTe, at the temperature of 5800C, temperature determined from the diagram in Figure 2, under a pressure of a hydrogen atmosphere (1,013,105 Pascals).

La pression de mercure en équilibre avec cette zone de solvant initiale est voisine de une atmosphère comme cela est représenté par le point C de la figure 3. La température de cette zone initiale de solvant est ensuite élevée jusqu'à 6500C, phase pendant laquelle elle dissout le solide source en partie, zone 15 de la figure 1, pour atteindre la composition d'équilibre thermodynamique,point A de la figure 2.The mercury pressure in equilibrium with this initial solvent zone is close to an atmosphere as represented by point C in FIG. 3. The temperature of this initial solvent zone is then raised to 6500C, phase during which it partially dissolves the source solid, zone 15 of FIG. 1, to reach the thermodynamic equilibrium composition, point A of FIG. 2.

Elle est alors apte à cristalliser un monocristal (12, figure 1) du composé cité, bien adapté à la réalisation de photodétecteurs infrarouges. It is then able to crystallize a single crystal (12, FIG. 1) of the cited compound, well suited to the production of infrared photodetectors.

Claims (3)

REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'une zone de solvant initiale binaire permettant la cristallisa  1. Process for the preparation of an initial binary solvent zone allowing crystallization tion sous forme d'un monocristal d'un composé ternaire ou quaternaire polycristallin, de composition déterminée (S) et contenant du cadmium et du mercure, caractérisé en ce que l'on choisit, sur le diagramme d'équilibre des phases du composé, la concentration en cadmium et en mercure dudit composé ainsi que la température (TA,TA,) à laquelle doit s'effectuer ladite cristallisation, la zone de solvant initiale portée à cette température (TA, TA,) étant apte à dissoudre le composé (S) ternaire ou quaternaire jusqu'à l'obtention d'une zone de solvant respectivement ternaire ou quaternaire, en équilibre thermodynamique avec ledit composé, à partir de laquelle est réalisée ladite cristallisation, et en ce que l'on détermine sur le diagramme, à partir de ladite concentration et de ladite température, la composition (C, tion in the form of a single crystal of a ternary or quaternary polycrystalline compound, of determined composition (S) and containing cadmium and mercury, characterized in that one chooses, on the equilibrium diagram of the phases of the compound, the cadmium and mercury concentration of said compound as well as the temperature (TA, TA,) at which said crystallization must take place, the initial solvent zone brought to this temperature (TA, TA,) being capable of dissolving the compound ( S) ternary or quaternary until a respectively ternary or quaternary solvent zone is obtained, in thermodynamic equilibrium with said compound, from which said crystallization is carried out, and as determined on the diagram, from said concentration and said temperature, the composition (C, C') de la zone de solvant binaire initiale ainsi que la température (TC, TC1) à laquelle doit être préparée cette zone de solvant binaire initiale.C ') of the initial binary solvent zone as well as the temperature (TC, TC1) at which this initial binary solvent zone must be prepared. 2. Procédé de préparation selon la revendication 1, d'une zone de solvant initiale binaire permettant la cristallisation d'un composé ternaire de formule CdxHg0,5~xTe05 ou d'un composé quaternaire de formule CdxHg0,5-xTeySeo,s~yw formules dans lesquelles x et y sont des nombres compris entre 0 et 0,5, caractérisé en ce que la zone de solvant initiale est une zone riche en tellure contenant du tellure et du mercure. 2. Method of preparation according to claim 1, of an initial binary solvent zone allowing the crystallization of a ternary compound of formula CdxHg0.5 ~ xTe05 or of a quaternary compound of formula CdxHg0.5-xTeySeo, s ~ yw formulas in which x and y are numbers between 0 and 0.5, characterized in that the initial solvent zone is a tellurium-rich zone containing tellurium and mercury. 3. Procédé de préparation selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on réalise la zone de solvant initiale par fusion et dissolution de Te et de HgTe en quantité appropriée.  3. Preparation process according to claim 2, characterized in that the initial solvent zone is produced by melting and dissolving Te and HgTe in an appropriate amount.
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FR2536767A1 (en) * 1982-11-30 1984-06-01 Commissariat Energie Atomique PROCESS FOR PRODUCING TERNAIR OR QUATERNARY SEMICONDUCTOR COMPOUNDS

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