Технология монокристаллов соединений А2В6

Технология монокристаллов используется

• в лазерных ЭЛТ
• в качестве подложек эпитаксиального роста
• для ИК лазеров (2-5 мкм)
• другие применения

Технология роста монокристаллов для лазерных ЭЛТ.

Основные задачи: выращивание крупных диаметром не менее 50 мм монокристаллов бинарных соединений А₂В₆ и твердых растворов на их основе с заданной длиной волны излучения, отличающихся высокой оптической чистотой и однородностью состава.

Технология роста базируется на методе свободного роста Маркова-Давыдова, который обеспечивает отсутствие контакта растущего кристалла со стенками ростовой ампулы и, тем самым, его высокое структурное совершенство и оптическую чистоту. При выращивания монокристаллов бинарных соединений: ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe и твердых растворов соединений с близкими по своей величине давлениями насыщенных паров: CdSSe и ZnSSe используется один источник, содержащий поликристалл выращиваемого соединения. Для выращивания монокристаллов твердых растворов соединений А₂В₆ с давлениями насыщенных паров, отличающихся на порядок и более, таких как: ZnCdSe, ZnCdS, ZnCdSSe, ZnSeTe, CdSTe, ZnSTe и других была разработана технология, предполагающая использование двух и более источников, содержащих компоненты выращиваемого твердого раствора. Получение заданного состава выращиваемого монокристалла обеспечивается за счет регулирования площади выпускных отверстий каждого из источников, температуры и состава газовой среды ростовой ампулы. Технология защищена патентом России.

Технология роста монокристаллов для подложек эпитаксиального роста.

Основные задачи: получение монокристаллов с низкой концентрацией структурных дефектов: дислокаций, двойников, малоугловых границ, преципитатов.

Технология основана на оригинальной методике выращивания монокристаллов на затравку площадью значительно меньшей площади выращиваемого кристалла. При этом рост кристалла осуществляется одновременно в двух направлениях: нормальном, перпендикулярном ростовой поверхности затравки, и радиальном в направлении к стенкам ростовой ампулы. Температурные режимы роста обеспечивают формирование обратного температурного градиента на границе пьедестал – растущий кристалл, который позволяет предотвратить возможное залипание кристалла к пьедесталу и минимизировать площадь контакта кристалла с пьедесталом. Снижение концентрации структурных дефектов в выращенном кристалле достигается за счет ограничения наследования растущим кристаллом структурных дефектов из затравки и  снижения термоупругих напряжений, возникающих при охлаждении кристалла до комнатной температуры. В выращенных по данной технологии монокристаллах ZnSe и ZnTe концентрация дислокаций была снижена более чем на порядок и доведена до 5×10³ см^-2 и 10⁴ см^-2 соответственно.

Технология роста монокристаллов для ИК лазеров.

Основные задачи: однородное легирование монокристаллов А₂В₆ ионами переходных металлов с концентрацией 10¹⁷ - 5×10¹⁹ см^-3. Основные принципы технологии совпадают с принципами, используемыми при выращивании монокристаллов твердых растворов: вещество, содержащее легирующий элемент загружается в отдельный источник,  концентрация легирующего элемента в кристалле регулируется геометрией источника, температурой и составом газовой среды ростовой ампулы. Получены крупные диаметром до 50 мм и концентрацией легирующей примеси до 5×10¹⁹ см^-3 монокристаллы ZnSe:Cr, ZnSe:Fe, CdSe:Cr, CdS:Cr, ZnTe:Cr, ZnSe:Co, ZnSe:Ni, ZnS:Mn.