RU1810402C - Method of producing optically transparent zinc selenide crystals - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : кристаллы селе- нида цинка выращивают из расплава с последующим отжигом кристалла в градиенте температуры непосредственно в устройстве дл  выращивани . Непосредственно по окончании выт гивани  кристалла устанавливают температуру верха кристалла 1240-1280°С, градиент температуры в направлении к низу кристалла 2-4 град/см и отжиг ведут путем охлаждени  неподвижного кристалла в зоне длиной не более 130 мм со скоростью 24-28 град/ч до достижени  температуры верха кристалла 630-660°С. У полученных кристаллов коэффициент поглощени  излучени  ИК-дйапазона на длине волны 10,6 мкм снижен до уровн  1,5-103 , размер отжигаемых кристаллов увеличен до 130 мм. При этом значительно упрощен процесс получени  кристаллов ZnSe за счет проведени  выращивани  и отжига в одной печи.SUMMARY OF THE INVENTION: Zinc selenide crystals are grown from a melt, followed by annealing the crystal in a temperature gradient directly in the growth apparatus. Immediately after drawing out the crystal, the temperature of the top of the crystal is set to 1240-1280 ° C, the temperature gradient towards the bottom of the crystal is 2-4 deg / cm and the annealing is carried out by cooling the stationary crystal in an area no longer than 130 mm at a speed of 24-28 deg / h until the top of the crystal reaches 630-660 ° C. In the obtained crystals, the IR absorption coefficient at a wavelength of 10.6 microns was reduced to a level of 1.5-103, and the size of the annealed crystals was increased to 130 mm. At the same time, the process of obtaining ZnSe crystals has been greatly simplified by growing and annealing in a single furnace.

Description

Изобретение относитс  к способам получени  кристаллов селенида цинка, примен емых дл  изготовлени  элементов ИК-оптики.The invention relates to methods for producing zinc selenide crystals used in the manufacture of IR optical elements.

Цель изобретени  - упрощение процесса за счет проведени  выращивани  и отжига в одной печи, увеличение размеров отжигаемых кристаллов и снижение коэффициента поглощени  излучени  ИК диапазона .The purpose of the invention is to simplify the process by growing and annealing in a single furnace, increasing the size of the annealed crystals and reducing the absorption coefficient of the infrared radiation.

Коэффициент поглощени  излучени  ИК-диапазона/ снижаетс  в а 1,6 раза, что достигаетс  за счет компенсации части примесных уровней при диффузии примесей в услови х отжига в.градиенте температуры при линейном профиле температуры.The absorption coefficient of the infrared radiation / decreases by a factor of 1.6, which is achieved by compensating for some of the impurity levels during diffusion of impurities under conditions of annealing in a temperature gradient with a linear temperature profile.

Увеличение размеров отжигаемых кристаллов обеспечиваетс  использованием однозонной печи с линейным профилем градиента температуры, не имеющим перегибов , Это позвол ет отжигать крупные (с максимальным размером до 130 мм) кристаллы не создава  в них таких термических напр жений, величины которых могут привести к разрушению образца.An increase in the size of the annealed crystals is ensured by using a single-zone furnace with a linear temperature gradient profile that does not have kinks. This allows annealing large crystals (with a maximum size of up to 130 mm) without creating thermal stresses in them that can lead to destruction of the sample.

Упрощение процесса достигаетс  за счет проведени  отжига непосредственно в печи .дл  выращивани  кристаллов, что ведет также и к исключению р да технологических операций - охлаждени  кристалла в устройстве выращивани , извлечени  кристалла из устройства выращивани , перемещени  кристалла в печь дл  отжига,The simplification of the process is achieved by conducting annealing directly in the furnace. For growing crystals, which also leads to the exclusion of a number of technological operations - cooling the crystal in the growing device, removing the crystal from the growing device, moving the crystal into the annealing furnace,

0000

оabout

4 О4 About

toto

редварительного нагрева кристалла в пеи , ; - . ; . .preheating the crystal in pei; -. ; . .

Требуемый дл  проведени  отжига по предлагаемому способу интервал темпераур верха кристалла в начальный момент тжига 1240-1280°С выбран эксперимен-1 ально и соответствует температуре верха кристалла по окончании его выращивани . При начальной температуре свыше 1280°С происходит термическое травление верхней части образца за счет испарени  селенида цинка, что ведет к неоправданным потер м материала на испарение. ; j V :The temperature range of the top of the crystal required for annealing by the proposed method at the initial moment of tugging of 1240-1280 ° C was chosen experimentally and corresponds to the temperature of the top of the crystal at the end of its growth. At an initial temperature above 1280 ° C, the upper part of the sample is thermally etched due to the evaporation of zinc selenide, which leads to unjustified loss of material due to evaporation. ; j V:

Требуемый дл  проведени i процесса интервал градиентов тем.пературы 2-4 град/см выбран также экспериментально. При градиентах свыше 4 град/см возможно растрескивание кристаллов во врем  отжига. Применение градиентов ниже 2 град/см не дает увеличени  положительного эффекта.The temperature gradient range 2-4 deg / cm required for carrying out process i has also been selected experimentally. At gradients greater than 4 deg / cm, crystals may crack during annealing. The use of gradients below 2 deg / cm does not increase the beneficial effect.

Требуемый дл  проведени  процесса интервал скоростей охлаждени ...24-28;град/ч выбран экспериментально. При увеличении скорости охлаждени  свыше 28 град/ч не; достигакзтс  минимальные значени  коэффициента поглощени /&(см.таблицу, 9). Применение скоростей «эхлаждёни ни | е 24 град/ч удлин ет процесс отжига без поThe required range of cooling rates required for the process is ... 24-28; deg / h selected experimentally. With an increase in cooling rate above 28 deg / h, not; minimum absorption coefficient /&amp ;, see table 9). The use of speeds "echlodya ni | e 24 deg / h lengthens the annealing process without

ложительнОго эффекта; ;, ; / / Требуемый дл  проведени  отжига по предлагаемому cnuco 6y ti:fttielpiE Afe;Mrie i:i S-. тур;верха кристалла в конечный момент отжига 630-660йС выбран кспёриМентальйо; При температурах рко:нчани  йтжйга свьк ще 660°С не достигаютс  минимальныеfalse effect; ;,; // Required for annealing according to the proposed cnuco 6y ti: fttielpi E Afe; Mrie i: i S-. round; the top of the crystal at the final moment of annealing of 630-660 ° C was selected xperi Mentalio; At low temperatures: at least 660 ° C, the minimum

значени  коэффициента поглощени  /3..; (см.таблицу, строка 10), а снижение температуры ниже 630°С не ведёт к увеличению положительного эффекта.Х:: :; ; Пример 1. Кристадл селенида цинка 50x120 мм, выращенный из расплава, фиксируют в устройстве дл  выращивани  так, что верх .его находитс  при температуреabsorption coefficient values / 3 ..; (see table, line 10), and a decrease in temperature below 630 ° C does not lead to an increase in the positive effect. X :::; ; Example 1. Kristadl zinc selenide 50x120 mm, grown from a melt, is fixed in a device for growing so that the top is at a temperature

00

55

00

55

00

55

00

1260°С после чего провод т отжиг при градиенте температуры в направлении к низу кристалла 3 град/см и скорости снижени  температуры 26 град/ч так, что по окончании отжига температура верха кристалла составл ет 650°С. Получен кристалл селенида цинка с коэффициентом поглощени  излучени  света ИК-диапазона с длиной волны 10,6мкм 1,3 ;10 5см 3.1260 ° C, after which annealing is carried out with a temperature gradient towards the bottom of the crystal of 3 deg / cm and a temperature reduction rate of 26 deg / h so that upon completion of annealing the temperature of the top of the crystal is 650 ° C. A crystal of zinc selenide with an absorption coefficient of light emission of the infrared range with a wavelength of 10.6 µm 1.3; 10 5 cm 3 was obtained.

Дополнительные примеры приведены в таблице (строки 1-8).Additional examples are given in the table (lines 1-8).

Таким образом, применение предлагаемого способа, по сравнению со способом- прототипом, позвол ет снизить коэффицие нт Поглощени  излучени  ИК-диапазона с длиной волнц 10,6 мкМ кристаллами селенида цинка до уровн  1, , т.е. в 1,6 раза, при этом в рзмОжно увеличение макси- ма.лбНогб размера отжигаемых кристаллов до 130 мм. Одновременно процесс отжига, по сравнению со способом-прототипом, су- щёствеШо упрощаетс  з,а счет совмещени  оборудоваИй  Дл . выращивани  и отж.ига KpViCTa Ji bB;;: : ;;- -;;-: U -;; :::::-;; v v:.:.; -; , v: :- -. Thus, the application of the proposed method, in comparison with the prototype method, allows to reduce the absorption coefficient of infrared radiation with a wavelength of 10.6 μm crystals of zinc selenide to level 1, i.e. 1.6 times, while in pZM, it is possible to increase the maximum. lbNogb size of annealed crystals to 130 mm. At the same time, the annealing process, in comparison with the prototype method, is essentially simplified by h, and by combining the equipment for growing and annealing KpViCTa Ji bB ;;:: ;;; - - ;; -: U - ;; ::::: - ;; v v:.:.; -; , v:: - -.

: : Ф о р м у л а ; . и :з о б р е т е н и   .,-, . ; Способ получени  оптически прозрачных кристаллов селенида цинка, включающих их выращивание из расплава и отжиг, отличаю щ и и с   . тем, что, с целью упрощени  процесса за счет проведени  выращивани  и отжига в оДной печи, увеличение размеров отжигаемых кристаллов и снижени  коэффициента поглощени  излучени  УК-диапазОна, непосредственно после вырйщйванй  устанавливают температуру верхней части, кристалла 1240- 128U0C .и отжиг ведут путем охлаждени  неподвижного кристалла в зоне длиной не более 130 мм при-градиенте температуры в направлении к его низу 2-4 град/см со скоростью 24-28 град/ч до достижени  температуры верхней части кристалла 630-660°С,:: About r m at l a; . and: zobreten., -,. ; A method for producing optically transparent crystals of zinc selenide, including melt growth and annealing, characterized by and. In order to simplify the process by growing and annealing in ONE furnace, increasing the size of the annealed crystals and decreasing the absorption coefficient of the radiation of the UK range, the temperature of the upper part and the crystal 1240-128U0C are set immediately after the growth and annealing is carried out by cooling the stationary a crystal in a zone no longer than 130 mm long with a temperature gradient towards its bottom 2-4 deg / cm at a speed of 24-28 deg / h until the temperature of the upper part of the crystal reaches 630-660 ° C;

Продолжение таблицыTable continuation

Примечание. Погрешность определени  коэффициента/ не более ±25%.Note. The error in determining the coefficient / is not more than ± 25%.