RU2341594C2 - Mehgod of growing cadmium telluride monocrystal - Google Patents

Mehgod of growing cadmium telluride monocrystal Download PDF

Info

Publication number
RU2341594C2
RU2341594C2 RU2005117064/15A RU2005117064A RU2341594C2 RU 2341594 C2 RU2341594 C2 RU 2341594C2 RU 2005117064/15 A RU2005117064/15 A RU 2005117064/15A RU 2005117064 A RU2005117064 A RU 2005117064A RU 2341594 C2 RU2341594 C2 RU 2341594C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
crystal
crucible
hours
cooled
Prior art date
Application number
RU2005117064/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005117064A (en
Inventor
Юрий Михайлович Иванов (RU)
Юрий Михайлович Иванов
ков Александр Николаевич Пол (RU)
Александр Николаевич Поляков
Марина Дмитриевна Зенкова (RU)
Марина Дмитриевна Зенкова
Владимир Михайлович Каневский (RU)
Владимир Михайлович Каневский
Владимир Викторович Артемов (RU)
Владимир Викторович Артемов
Original Assignee
Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Российской академии наук filed Critical Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Российской академии наук
Priority to RU2005117064/15A priority Critical patent/RU2341594C2/en
Publication of RU2005117064A publication Critical patent/RU2005117064A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2341594C2 publication Critical patent/RU2341594C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of manufacturing cadmium telluride monocrystal lies in loading polycrystal half-product into crucible, hermetization with further crucible vacuuming, melting of half-product, cooling of obtained ingot, its standing at certain temperature and further cooling to room temperature; polycrystal half-product is loaded into crucible together with pure cadmium sample, whose weight is determined by Clapeyron-Mendeleev equation, crucible is exhausted to pressure 10-6-10-7 mm of mercury, half-product is melted, ensuring temperature gradient on height 1-5°C/cm, half-product melt is stood at melting temperature during 2-4 hours, then half-product is cooled at rate 0.5-1,0°C/hour to full crystallization; obtained crystal is cooled at rate 40-60°C/hour to temperature 920-960°C, crystal is stood at said temperature during 8-12 hours, then it is cooled again at rate 40-60°C/hour to temperature 820-860°C and stood at during 8-12 hours, then crystal is cooled to temperature 700-720°C and stood during 8-12 hours, after which crystal is cooled at rate 10-20°C/hour to room temperature and removed from crucible as end-product.
EFFECT: high perfection of microstructure and high optical characteristics.
1 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области производства кристаллов, а более конкретно к способу выращивания монокристаллов теллурида кадмия - CdTe.The invention relates to the field of crystal production, and more particularly to a method for growing cadmium telluride single crystals — CdTe.

В настоящее время кристаллы этого материала, обладающее полупроводниковыми свойствами, начинают широко использоваться в оптических и электронных технологиях. Благодаря оптимальному сочетанию электрических и оптических свойств весьма перспективным является применение теллурида кадмия для изготовления элементов инфракрасной оптики. Этот материал используют для изготовления солнечных батарей, лазеров, фотосопротивлений, счетчиков радиоактивных излучений. Теллурид кадмия является одним из немногих полупроводников, в которых заметно проявляется эффект Гана. Существо этого эффекта состоит в том, что уже само введение маленькой пластинки соответствующего полупроводника в достаточно сильное электрическое поле приводит к генерации высокочастотного радиоизлучения. Эффект Гана уже нашел применение в радиолокационной технике. Таким образом, потенциальная потребность промышленности в высококачественных кристаллах теллурида кадмия весьма высока.Currently, crystals of this material, which has semiconductor properties, are beginning to be widely used in optical and electronic technologies. Due to the optimal combination of electrical and optical properties, the use of cadmium telluride for the manufacture of elements of infrared optics is very promising. This material is used for the manufacture of solar panels, lasers, photo resistances, radiation counters. Cadmium telluride is one of the few semiconductors in which the Ghana effect is noticeably manifested. The essence of this effect is that the very introduction of a small plate of the corresponding semiconductor into a sufficiently strong electric field leads to the generation of high-frequency radio emission. The Ghana effect has already found application in radar technology. Thus, the potential industry demand for high-quality cadmium telluride crystals is very high.

Препятствием на пути широкого использования материала является наличие преципитатов в кристалле, что приводит к снижению качества детекторов и модуляторов. В указанных устройствах преципитаты являются рассеивающими центрами и крупномасштабными ловушками носителей заряда, ухудшая сбор заряда и снижая эффективность регистрации излучения. В электрооптических модуляторах теллуровые преципитаты снижают пропускание инфракрасного излучения и повышают коэффициент поглощения, делая их непригодными для использования.An obstacle to the widespread use of the material is the presence of precipitates in the crystal, which leads to a decrease in the quality of detectors and modulators. In these devices, precipitates are scattering centers and large-scale traps of charge carriers, impairing charge collection and reducing the efficiency of radiation detection. In electro-optical modulators, tellurium precipitates reduce the transmission of infrared radiation and increase the absorption coefficient, making them unsuitable for use.

В связи с этим ведется активный поиск новых способов получения чистых кристаллов теллурида кадмия, не содержащих преципитатов.In this regard, an active search is underway for new methods for producing pure cadmium telluride crystals containing no precipitates.

Известен способ выращивания кристаллов теллурида кадмия, который включает нагрев поликристаллической загрузки и элементарного кадмия, расположенных в разных секциях герметичного контейнера. Загрузку расплавляют, выдерживают расплав, после чего охлаждают. При охлаждении секцию с расплавом поддерживают в безградиентном температурном поле, а температуру в секции с кадмием поддерживают в диапазоне 755-765°С. Охлаждение ведут со скоростью, меньшей или равной 3°С/ч. (Патент РФ 1431391, МПК С30В 29/48, опубл. 1993.03.15).A known method of growing crystals of cadmium telluride, which includes heating a polycrystalline charge and elemental cadmium located in different sections of a sealed container. The charge is melted, the melt is held, and then cooled. During cooling, the melt section is maintained in a gradientless temperature field, and the temperature in the cadmium section is maintained in the range 755-765 ° C. Cooling is carried out at a rate of less than or equal to 3 ° C / h. (RF patent 1431391, IPC С30В 29/48, publ. 1993.03.15).

Недостатком этого способа является необходимость нагрева по отдельности загрузки и элементарного кадмия, которые размещаются в разных емкостях. Для реализации такого способа необходимо наличие двух печей, что усложняет конструкцию установки и обуславливает высокие энергозатраты на производство кристаллов. Кроме того, способ не позволяет получить беспреципитатные монокристаллы оптического качества.The disadvantage of this method is the need for heating separately load and elemental cadmium, which are located in different containers. To implement this method, the presence of two furnaces is required, which complicates the design of the installation and causes high energy consumption for the production of crystals. In addition, the method does not allow to obtain precipitate single crystals of optical quality.

Известен также способ получения кристаллов CdTe и CdZnTe с пониженным содержанием теллуровых преципитатов методом Обреимова-Шубникова (также называемого в зарубежной литературе методом "VGF", т.е методом кристаллизации охлаждением с вертикальным градиентом температуры), который описан в патенте США №6.299.680, НКИ 117/2, опубл. 9 окт.2001.There is also known a method for producing crystals of CdTe and CdZnTe with a low content of tellurium precipitates by the Obreimov-Shubnikov method (also referred to in the foreign literature as the “VGF” method, ie, crystallization by cooling with a vertical temperature gradient), which is described in US patent No. 6,299.680, NKI 117/2, publ. Oct 9, 2001.

В соответствии с этим способом процесс получения кристаллов осуществляется следующим образом: после расплавления исходной массы и начала формирования кристалла охлаждение в диапазоне температур от 1050 до 700 градусов Цельсия ведется с одновременным регулированием давления над поверхностью кристалла с целью поддерживания стехиометрического соотношения кристалла. После достижения определенной температуры, определяемой расчетным путем, производится термостатирование кристалла в течение времени, которое определяется на основании логарифмической зависимости, переменными в которой являются диаметр и длина выращиваемого кристалла. После завершения термостатирования кристалл вновь охлаждают, причем изменение температуры кристалла и резервуара с Cd ведут по логарифмической зависимости. Для реализации такого способа необходимо в кристаллизационной установке иметь отдельный сообщающийся с тиглем резервуар, который заполняется Cd. Для изменения давления в этом резервуаре используется дополнительный нагреватель. Резервуар сообщается с тиглем, в котором выращивается кристалл.In accordance with this method, the process of obtaining crystals is as follows: after the initial mass is melted and the formation of the crystal begins, cooling in the temperature range from 1050 to 700 degrees Celsius is carried out with simultaneous pressure control over the crystal surface in order to maintain the stoichiometric ratio of the crystal. After reaching a certain temperature, determined by calculation, the crystal is thermostated for a period of time, which is determined on the basis of a logarithmic dependence, in which the diameter and length of the grown crystal are variables. After completion of thermostating, the crystal is again cooled, and the temperature of the crystal and the reservoir with Cd are logarithmically changed. To implement this method, it is necessary in the crystallization unit to have a separate reservoir communicating with the crucible, which is filled with Cd. To change the pressure in this tank, an additional heater is used. The reservoir communicates with the crucible in which the crystal is grown.

Недостатком известного способа является наличием больших энергетических затрат, связанных с необходимостью нагрева как тигля, так и резервуара с Cd. Кроме того, требуется поддержание достаточно сложной логарифмической зависимости между временем процессов и поддерживаемым температурным режимом. Способ реализуем только при наличии отдельной системы управления нагревателем резервуара. Система регулирования соотношения между температурами кристалла и стенки резервуара с Cd, изменения давления газовой фазы, которая базируется на соблюдении условий неравенств, содержащих переменные, изменяющиеся по логарифмическому закону, не может обеспечить точного поддержания стехиометрии. Результатом этого является наличие преципитатов в полученном кристалле. Сам по себе процесс получения кристалла является весьма длительным. Так в примере, данном в описании патента, указывается, что время термостатирования при температуре 950°С, составляло 20 часов, причем давление газообразного Cd поддерживалось на уровне 0,15 атм.The disadvantage of this method is the presence of high energy costs associated with the need to heat both the crucible and the tank with Cd. In addition, it is necessary to maintain a rather complex logarithmic dependence between the time of the processes and the maintained temperature regime. The method is implemented only if there is a separate tank heater control system. The system for regulating the relationship between the temperatures of the crystal and the walls of the reservoir with Cd, changes in the pressure of the gas phase, which is based on observing the conditions of inequalities containing variables that vary according to the logarithmic law, cannot provide accurate stoichiometry. The result of this is the presence of precipitates in the resulting crystal. The process of obtaining the crystal itself is very lengthy. So in the example given in the patent description, it is indicated that the thermostating time at a temperature of 950 ° C was 20 hours, and the pressure of gaseous Cd was maintained at 0.15 atm.

Задачей настоящего изобретения является создание простого, малоэнергоемкого, обеспечивающего высокую степень воспроизводимости результатов способа производства беспреципитатных CdTe.The present invention is the creation of a simple, low-energy, providing a high degree of reproducibility of the results of the method of production of precipitate-free CdTe.

Техническим результатом изобретения является получение полуизолирующих монокристаллов CdTe и CdZnTe с высоким совершенством микроструктуры и высокими оптическими характеристиками. Кристаллы, полученные рассматриваемым способом в течение нескольких лет, сохраняют высокое удельное сопротивление (приблизительно 109 Ом×см), что важно для их успешного применения в детекторах и модуляторах.The technical result of the invention is to obtain semi-insulating single crystals of CdTe and CdZnTe with high perfection of the microstructure and high optical characteristics. The crystals obtained by the considered method for several years retain a high resistivity (approximately 10 9 Ohm × cm), which is important for their successful application in detectors and modulators.

Решение поставленной задачи реализуется способом изготовления монокристалла теллурида кадмия, заключающимся в загрузке поликристаллической заготовки в тигель, герметизации и последующем вакуумировании тигля, расплавлении заготовки, охлаждении полученного слитка, его выдержки при определенной температуре и последующего охлаждения до комнатной температуры.The solution to this problem is realized by the method of manufacturing a cadmium telluride single crystal, which consists in loading a polycrystalline billet into a crucible, sealing and then evacuating the crucible, melting the billet, cooling the obtained ingot, holding it at a certain temperature and subsequent cooling to room temperature.

При этом поликристаллическую загрузку, представляющую собой отдельные фрагменты размером 0,5-1,0 см, ссыпают в тигель одновременно с элементарным кадмием. Массу кадмия mCd определяют по уравнению Клайперона-Менделеева:In this case, a polycrystalline charge, which is individual fragments of 0.5-1.0 cm in size, is poured into the crucible simultaneously with elemental cadmium. The mass of cadmium m Cd is determined by the Klaiperon-Mendeleev equation:

mCd=VtMCdPCd/TaRm Cd = V t M Cd P Cd / T a R

где:Where:

Vt - свободный объем ампулы;V t is the free volume of the ampoule;

MCd - атомная масса кадмия;M Cd is the atomic mass of cadmium;

РCd - парциальное давление кадмия;P Cd is the partial pressure of cadmium;

Та - среднее давление в ампуле;T a - the average pressure in the ampoule;

R - газовая постоянная.R is the gas constant.

Тигель откачивают до давления 10-6-10-7 мм рт.ст., расплавляют заготовку, обеспечивая температурный градиент по высоте 1-5°С/см, выдерживают расплав заготовки при температуре плавления в течение 2-4 часов, охлаждают заготовку со скоростью 0,5-1,0°С/ч до полной кристаллизации расплава заготовки, полученный кристалл охлаждают со скоростью 40-60°С/ч до температуры второй монофазной области, выдерживают кристалл при температуре второй монофазной области в течение 8-12 ч, вновь охлаждают его со скоростью 40-60°С/ч до температуры третьей монофазной области, выдерживают кристалл при температуре третьей монофазной области в течение 8-12 часов, охлаждают его до температуры четвертой монофазной области, выдерживают кристалл при температуре четвертой монофазной области в течение 8-12 часов, после чего охлаждают кристалл со скоростью 10-20°С/ч до комнатной температуры и вынимают его как готовый продукт из тигля. Температура выдержки кристалла во второй монофазной области составляет 920-960°С, температура выдержки в третьей монофазной области составляет 820-860°С и температура выдержки кристалла в четвертой монофазной области находится в диапазоне 700-720°С.The crucible is pumped to a pressure of 10 -6 -10 -7 mm Hg, the preform is melted, providing a temperature gradient in height of 1-5 ° C / cm, the preform is melt at the melting temperature for 2-4 hours, the workpiece is cooled at a speed 0.5-1.0 ° C / h until the workpiece melt crystallizes completely, the resulting crystal is cooled at a speed of 40-60 ° C / h to the temperature of the second monophase region, the crystal is kept at the temperature of the second monophase region for 8-12 hours, again cool it at a speed of 40-60 ° C / h to the temperature of the third monophasic region, the crystal is kept at the temperature of the third monophasic region for 8-12 hours, it is cooled to the temperature of the fourth monophasic region, the crystal is kept at the temperature of the fourth monophasic region for 8-12 hours, after which the crystal is cooled at a rate of 10-20 ° C / h to room temperature and take it out as a finished product from the crucible. The temperature of the crystal in the second monophase region is 920-960 ° C, the temperature in the third monophase region is 820-860 ° C and the temperature of the crystal in the fourth monophase region is in the range of 700-720 ° C.

Смысл термина «монофазная область» можно пояснить, рассмотрев диаграмму состояния вблизи соединения CdTe (фиг.1), опубликованную в работе [1]. На фиг.1 изображена область существования твердого теллурида кадмия, состоящая из четырех монофазных областей, обозначенных на фиг.1 римскими цифрами I-IV. Сверху монофазные области ограничены линиями ретроградной растворимости компонентов (Cd и Те) соответственно при температуре кристаллизации (фаза I) и при температурах двух фазовых переходов (фазы II и III). Третий фазовый переход находится в районе пересечения нижних линий солидус фазы III при температуре порядка 750°С, ниже которой фаза IV обозначена пунктирными линиями. Наличие указанных трех твердофазных переходов было экспериментально подтверждено дилатометрическим методом в работе [2]. Существо процессов, реализуемых в изобретении, поясняется на фиг.2, которая иллюстрирует график изменения температуры заготовки кристалла в зависимости от времени.The meaning of the term "monophasic region" can be explained by looking at the state diagram near the CdTe compound (Fig. 1), published in [1]. Figure 1 shows the region of existence of solid cadmium telluride, consisting of four monophasic regions, indicated in figure 1 by Roman numerals I-IV. The single-phase regions above are limited by the retrograde solubility lines of the components (Cd and Te), respectively, at the crystallization temperature (phase I) and at the temperatures of two phase transitions (phases II and III). The third phase transition is located at the intersection of the lower solidus lines of phase III at a temperature of about 750 ° C, below which phase IV is indicated by dashed lines. The presence of these three solid-phase transitions was experimentally confirmed by the dilatometric method in [2]. The essence of the processes implemented in the invention is illustrated in figure 2, which illustrates a graph of the temperature of the billet of the crystal depending on time.

Ниже приводится описание процессов способа, основанное на теоретических и экспериментальных исследованиях.The following is a description of the processes of the method based on theoretical and experimental studies.

В период охлаждения кристалла после его кристаллизации наличие фазового перехода вызывает ряд негативных явлений: выпадение преципитатов вследствие снижения растворимости избыточного компонента; постоянное изменение концентрации избыточного компонента, что стимулирует возникновение микронеоднородности; появление механических напряжений в период одновременного существования двух фаз, имеющих различные удельные объемы, что вызывает полигонизацию дислокации и появление ячеистой микроструктуры; нестабильность электрических свойств кристалла вследствие частичной закалки высокотемпературной фазы.During the cooling of the crystal after its crystallization, the presence of a phase transition causes a number of negative phenomena: precipitation of precipitates due to a decrease in the solubility of the excess component; a constant change in the concentration of the excess component, which stimulates the occurrence of microinhomogeneity; the appearance of mechanical stresses during the simultaneous existence of two phases having different specific volumes, which causes the polygonization of the dislocation and the appearance of a cellular microstructure; instability of the electrical properties of the crystal due to partial hardening of the high-temperature phase.

Для уменьшения влияния этих негативных явлений необходимо максимально увеличить скорость охлаждения кристалла в интервале температур фазового перехода. При этом бинарный переход первого рода протекает, как квазиунарный переход в середине области разрыва непрерывности растворения двух фаз. Сущность изобретения поясняется на чертежах. Фиг.1 - фрагмент диаграммы состояния вблизи соединения CdTe приводится по данным работы [1]. Фиг.2 - режим охлаждения кристалла.To reduce the influence of these negative phenomena, it is necessary to maximize the cooling rate of the crystal in the phase transition temperature range. In this case, a binary transition of the first kind proceeds as a quasi-unary transition in the middle of the region of discontinuity in the dissolution of two phases. The invention is illustrated in the drawings. Figure 1 - a fragment of a state diagram near the connection CdTe is given according to [1]. Figure 2 - mode of cooling the crystal.

Из диаграммы, изображенной на фиг.1, следует, что в бинарном соединении, например CdTe, при переходе первого рода в случае медленного охлаждения происходит изменение составов фаз вдоль линий солидус, ограничивающих двухфазные области (области (I+II), (II+III), фиг.1). При быстром охлаждении кристалла в области температур фазового перехода, состав низкотемпературной фазы не успевает измениться и фазовый переход протекает, как в однокомпонентной системе, т.е. без изменения состава кристалла или, как квазиунарный переход [3]. Такой процесс протекает через промежуточные состояния очень высокого разупорядочения, сопровождающегося, например, переходами атомов Cd и Те в междоузлия, которые могут быть частично заморожены. Отсюда вытекает необходимость приведения кристалла в равновесное состояние путем его выдержки в течение достаточно длительного времени при температуре, которая соответствует его монофазному состоянию и находится ниже температуры фазового перехода. Для реализации изложенных положений процесс формирования электрофизических и структурных параметров кристалла необходимо вести ступенчатым образом, чередуя процессы быстрого охлаждения периодами выдержки кристалла в течение определенного периода времени, как показано на фиг.2.From the diagram shown in Fig. 1, it follows that in a binary compound, for example, CdTe, during the first-order transition in the case of slow cooling, the phase compositions change along the solidus lines bounding the two-phase regions (regions (I + II), (II + III ), Fig. 1). When the crystal is rapidly cooled in the temperature range of the phase transition, the composition of the low-temperature phase does not have time to change and the phase transition proceeds as in a single-component system, i.e. without changing the composition of the crystal or, as a quasi-unary transition [3]. Such a process proceeds through intermediate states of very high disorder, accompanied, for example, by transitions of Cd and Te atoms to internodes, which can be partially frozen. This implies the need to bring the crystal into equilibrium by holding it for a sufficiently long time at a temperature that corresponds to its monophasic state and is below the phase transition temperature. To implement the above provisions, the process of forming the electrophysical and structural parameters of the crystal must be carried out in a stepwise manner, alternating the processes of rapid cooling with periods of exposure of the crystal for a certain period of time, as shown in figure 2.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Поликристаллическая загрузка теллурида кадмия массой 725 грамм и элементарный кадмий массой 0,542 грамма, которая была определена расчетным путем на основании вышеприведенного уравнения Менделеева-Клайперона, были загружены в стеклоуглеродный тигель диаметром 90 мм. Тигель устанавливался в кварцевый контейнер и фиксировался внутри него. Полость контейнера откачивалась до давления 10-6 мм рт.ст. и запаивалась. Запаянный контейнер помещался в печь и нагревался до температуры 1100°С, при которой образуется расплав теллурида кадмия. Расплав выдерживали при указанной температуре в течение 3-х часов. По истечении этого времени печь охлаждали со скоростью 0,5°С/ч. Далее выросший кристалл подвергали ступенчатому охлаждению с выдержкой при температурах монофазных областей: 950°С, 840°С и 720°С. Время выдержки в данном конкретном примере в каждой из областей составляло 10 часов. После последней температурной выдержки печь охлаждали со скоростью 10°С/ч до комнатной температуры. Вынимали контейнер и из тигля извлекали кристалл. Влияние режимов осуществления процессов на параметры кристаллов показано в таблице.A polycrystalline charge of cadmium telluride weighing 725 grams and elemental cadmium weighing 0.542 grams, which was determined by calculation based on the above Mendeleev-Klaiperon equation, were loaded into a glassy carbon crucible with a diameter of 90 mm. The crucible was installed in a quartz container and fixed inside it. The cavity of the container was pumped out to a pressure of 10 -6 mm Hg. and soldered. The sealed container was placed in a furnace and heated to a temperature of 1100 ° C, at which a cadmium telluride melt was formed. The melt was kept at the indicated temperature for 3 hours. After this time, the furnace was cooled at a rate of 0.5 ° C / h. Next, the grown crystal was subjected to stepwise cooling with exposure at temperatures of monophase regions: 950 ° C, 840 ° C, and 720 ° C. The exposure time in this particular example in each of the areas was 10 hours. After the last temperature exposure, the furnace was cooled at a rate of 10 ° C / h to room temperature. The container was removed and the crystal was removed from the crucible. The influence of the modes of processes on the crystal parameters is shown in the table.

Номер экспериментаExperiment Number Время выдержки кристалла при температурах 950, 850 и 710°С (ч)The exposure time of the crystal at temperatures of 950, 850 and 710 ° C (h) Удельное сопротивление кристалла, измеренное после изготовления (Ом/см)The resistivity of the crystal, measured after manufacture (Ohm / cm) Удельное сопротивление кристалла, измеренное через год после изготовления (Ом/см)The resistivity of the crystal, measured one year after manufacture (Ohm / cm) 1one 88 1·108-2·108 1 · 10 8 -2 · 10 8 1·108-5·108 1 · 10 8 -5 · 10 8 22 1010 1·108-1,5·108 1 · 10 8 -1.5 · 10 8 1·108-3·108 1 · 10 8 -3 · 10 8 33 1212 1·108-5·108 1 · 10 8 -5 · 10 8 1·108-5·108 1 · 10 8 -5 · 10 8 4four 77 1·108-5·107 1 · 10 8 -5 · 10 7 3·105-5·106 3 · 10 5 -5 · 10 6

Как видно из таблицы, кристалл, подвергнутый посткристаллизационному термостатированию (выдержке в течение определенного времени при заданной температуре) в течение 8-12 часов, сохраняет свое удельное сопротивление в течение одного года без изменения, что особенно важно для кристаллов, предназначенных для оптоэлектронных устройств.As can be seen from the table, a crystal subjected to post-crystallization thermostating (holding for a certain time at a given temperature) for 8-12 hours, retains its resistivity for one year without change, which is especially important for crystals intended for optoelectronic devices.

Кристаллы, термостатированные в течение 7 часов, снижают через год после изготовления удельное сопротивление более, чем на порядок. Вместе с тем длительность термостатирования более 12 часов не приводит к улучшению качества кристаллов, но удлиняет технологический процесс изготовления кристаллов. Таким образом, оптимальный временной диапазон термостатирования составляет 8-12 часов.The crystals, thermostatically controlled for 7 hours, reduce the resistivity more than an order of magnitude a year after manufacture. At the same time, the duration of temperature control for more than 12 hours does not lead to an improvement in the quality of crystals, but lengthens the technological process of manufacturing crystals. Thus, the optimal time range for temperature control is 8-12 hours.

Исследование естественных сколов целикового монокристалла методом катодолюминесценции показало среднюю плотность дислокаций 3·104 см-2, отсутствие малоугловых границ и микродвойников. Обследование образцов на ИК-микроскопе показало отсутствие теллуровых преципитатов размером более 3 мкм, а на просвечивающем электронном микроскопе - отсутствие преципитатов в нанометровых размерах. Полученные в результате исследования параметры свидетельствуют о высоком совершенстве микроструктуры, которая в сочетании с большими размерами монокристалла, позволяет применять его в производстве подложек для ИК-детекторов. Отсутствие теллуровых преципитатов в кристалле делает возможным создание на его основе электрооптических модуляторов и других элементов нелинейной оптики.The study of natural chips of the entire single crystal by cathodoluminescence showed an average dislocation density of 3 · 10 4 cm -2 , the absence of small-angle boundaries and microtwins. Examination of samples on an IR microscope showed the absence of tellurium precipitates larger than 3 μm, and on a transmission electron microscope, the absence of precipitates in nanometer sizes. The parameters obtained as a result of the study indicate the high perfection of the microstructure, which, combined with the large size of the single crystal, allows its use in the manufacture of substrates for IR detectors. The absence of tellurium precipitates in the crystal makes it possible to create on its basis electro-optical modulators and other elements of nonlinear optics.

ЛитератураLiterature

1. Yu.M.Ivanov. // J.Crystal Growth, 1996, V.161, p.121. Yu.M. Ivanov. // J. Crystal Growth, 1996, V.161, p. 12

2. Yu.M.Ivanov, A.N.Polyakov, V.M.Kanevski et. al. // Phys. Stat. Sol. C, 2003, N3, p.889.2. Yu.M. Ivanov, A.N. Polyakov, V. M. Kanevski et. al. // Phys. Stat. Sol. C, 2003, N3, p. 899.

3. Альберс В., в кн. Физика и химия соединений А2B6, пер. с англ. под ред. Медведева С.А., М, Наука, 1970, с 173.3. Albers V., in the book. Physics and Chemistry of Compounds A 2 B 6 , per. from English under the editorship of Medvedeva S.A., M, Nauka, 1970, p. 173.

Claims (1)

Способ изготовления монокристалла теллурида кадмия, заключающийся в загрузке поликристаллической заготовки в тигель, герметизации и последующем вакуумировании тигля, расплавлении заготовки, охлаждении полученного слитка, его выдержки при определенной температуре и последующем охлаждении до комнатной температуры, отличающийся тем, что поликристаллическую заготовку загружают в тигель совместно с навеской чистого кадмия, массу которого определяют по уравнению Клайперона-Менделеева, тигель откачивают до давления 10-6-10-7 мм рт.ст., расплавляют заготовку, обеспечивая температурный градиент по высоте 1-5°С/см, выдерживают расплав заготовки при температуре плавления в течение 2-4 ч, охлаждают заготовку со скоростью 0,5-1,0°С/ч до полной кристаллизации, полученный кристалл охлаждают со скоростью 40-60°С/ч до температуры 920-960°С, выдерживают кристалл при данной температуре в течение 8-12 ч, вновь охлаждают его со скоростью 40-60°С/ч до температуры 820-860°С и выдерживают в течение 8-12 ч, далее охлаждают кристалл до температуры 700-720°С и выдерживают в течение 8-12 ч, после чего охлаждают кристалл со скоростью 10-20°С/ч до комнатной температуры и вынимают его из тигля в виде готового продукта.A method of manufacturing a cadmium telluride single crystal, which consists in loading a polycrystalline preform into a crucible, sealing and then evacuating the crucible, melting the preform, cooling the resulting ingot, holding it at a certain temperature and then cooling to room temperature, characterized in that the polycrystalline preform is loaded into the crucible together with a portion of pure cadmium, the mass of which is determined by the Klaiperon-Mendeleev equation, the crucible is pumped to a pressure of 10 -6 -10 -7 mm Hg, distribution melt the workpiece, providing a temperature gradient of 1-5 ° C / cm in height, maintain the melt of the workpiece at a melting point for 2-4 hours, cool the workpiece at a speed of 0.5-1.0 ° C / h until complete crystallization, the resulting crystal cooled at a speed of 40-60 ° C / h to a temperature of 920-960 ° C, kept the crystal at this temperature for 8-12 hours, cooled again at a speed of 40-60 ° C / h to a temperature of 820-860 ° C and stand for 8-12 hours, then cool the crystal to a temperature of 700-720 ° C and stand for 8-12 hours, after which the crystal is cooled rate of 10-20 ° C / h to room temperature and removed it from the crucible as the final product.
RU2005117064/15A 2005-06-06 2005-06-06 Mehgod of growing cadmium telluride monocrystal RU2341594C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117064/15A RU2341594C2 (en) 2005-06-06 2005-06-06 Mehgod of growing cadmium telluride monocrystal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117064/15A RU2341594C2 (en) 2005-06-06 2005-06-06 Mehgod of growing cadmium telluride monocrystal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005117064A RU2005117064A (en) 2006-12-20
RU2341594C2 true RU2341594C2 (en) 2008-12-20

Family

ID=37666431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005117064/15A RU2341594C2 (en) 2005-06-06 2005-06-06 Mehgod of growing cadmium telluride monocrystal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2341594C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005117064A (en) 2006-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Koohpayeh Single crystal growth by the traveling solvent technique: A review
Al-Hamdi et al. CdTe synthesis and crystal growth using the high-pressure Bridgman technique
Yang et al. Growth of large-size crystal of PbWO4 by vertical Bridgman method with multi-crucibles
Feigelson Crystal growth History: Theory and melt growth processes
Hu et al. Large-size high-quality CdSe-OPO component for far IR laser output prepared by directional crystal growth technique
US7537659B2 (en) Method of obtaining a CdTe or CdZnTe single crystal and the single crystal thus obtained
Popovych et al. The effect of chlorine doping concentration on the quality of CdTe single crystals grown by the modified physical vapor transport method
RU2341594C2 (en) Mehgod of growing cadmium telluride monocrystal
Feigelson et al. Growth of nonlinear crystals for frequency conversion
John et al. Comprehensive Review on CdTe Crystals: Growth, Properties, and Photovoltaic Application
Triboulet Crystal growth by traveling heater method
Wei et al. Growth and characterization of indium-doped Cd1− xZnxTe crystal by traveling heater method
Post et al. Crystal growth of AgGaS2 by the Bridgman-Stockbarger and travelling heater methods
Fiorito et al. A Possible Method for the Growth of Homogeneous Mercury Cadmium Telluride Single Crystals
US9437692B2 (en) Production and distribution of dilute species in semiconducting materials
Kanellis et al. Preparation and dta of some AIBIIICVI2 compounds
Zawilski et al. Glass formation and optical properties of CdGeAs2 alloys
RU2813036C1 (en) Method for growing single crystals of trinary compound of zinc, germanium and phosphorus
Du et al. Growth of Bridgman ingots of CuGaxIn1− xSe2 for solar cells
Dutta Bulk crystal growth of ternary III–V semiconductors
Zhao et al. Growth of AgGaS 2 single crystal by descending crucible with rotation method and observation of properties
CN115536025B (en) Series alkaline earth metal oxysulfide (seleno) compound and nonlinear optical crystal thereof, and preparation method and application thereof
Hui et al. Differential Thermal Analysis and Crystal Growth of CdSiP2
Korotcenkov et al. Features of Single-Crystal Growth of CdTe and Cd1-xZnxTe Compounds Designed for Radiation Detectors
Amarasinghe et al. Group-V dopant Incorporation for High CdSeTe/CdTe Hole Density and Lifetime

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120607