RU2813036C1 - Method for growing single crystals of trinary compound of zinc, germanium and phosphorus - Google Patents
Method for growing single crystals of trinary compound of zinc, germanium and phosphorus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813036C1 RU2813036C1 RU2023120915A RU2023120915A RU2813036C1 RU 2813036 C1 RU2813036 C1 RU 2813036C1 RU 2023120915 A RU2023120915 A RU 2023120915A RU 2023120915 A RU2023120915 A RU 2023120915A RU 2813036 C1 RU2813036 C1 RU 2813036C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ampoule
- temperature
- zngep
- zone
- polycrystalline
- Prior art date
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 10
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 239000011701 zinc Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 5
- 239000003708 ampul Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229910007475 ZnGeP2 Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Способ выращивания монокристаллов тройного соединения цинка, германия и фосфора относится к способам роста монокристаллических материалов и может быть использован для получения монокристаллов с заданными характеристиками [С30В 15/00, С30В 23/06, С30В 25/00, С30В 29/10].The method of growing single crystals of a ternary compound of zinc, germanium and phosphorus refers to methods for growing single-crystalline materials and can be used to obtain single crystals with specified characteristics [C30B 15/00, C30B 23/06, C30B 25/00, C30B 29/10].
Из уровня техники известен СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ [US5611856 (А) – 1997.03.18], в котором предложен способ получения монокристаллов соединений группы II-IV-V2 и группы [I-III-IV2] I-III-VI2 из их составляющих, включающий этапы: синтеза составного материала для получения кристалла, включая этапы нагревания его компонентов до температуры выше температуры плавления составного материала, поддержания расплавленных компонентов выше указанной температуры плавления в течение определенного периода времени и затем охлаждения расплавленных компонентов заморозить полученный композиционный материал; расплавление замороженного материала соединения, прилегающего к затравочному кристаллу, с использованием прозрачной печи для замораживания с горизонтальным градиентом, которая поддерживает практически равномерный температурный градиент менее 5°С на сантиметр в направлении предполагаемого роста, до тех пор, пока весь материал соединения и часть расплавов затравочного кристалла, причем указанный затравочный кристалл имеет известную кристаллографическую ориентацию; и замораживание расплавленного составного материала с регулируемой скоростью замораживания для выращивания монокристалла из затравочного кристалла в соответствии с известной кристаллографической ориентацией затравочного кристалла, включая стадию наблюдения за кристаллом во время замораживания для обнаружения образования множества рисунков зерен. Недостатком данного технического решения является технически сложная реализация предложенного технического решения, и возможность потери стехиометрии при высоких температурах.A METHOD FOR GROWING CRYSTALS [US5611856 (A) – 1997.03.18] is known from the prior art, which proposes a method for producing single crystals of compounds of group II-IV-V2 and group [I-III-IV2] I-III-VI2 from their components, including the steps of: synthesizing a composite material to produce a crystal, including the steps of heating its components to a temperature above the melting point of the composite material, maintaining the molten components above said melting temperature for a specified period of time, and then cooling the molten components to freeze the resulting composite material; melting the frozen joint material adjacent to the seed crystal using a transparent horizontal gradient freezing oven that maintains a substantially uniform temperature gradient of less than 5°C per centimeter in the direction of intended growth until all of the joint material and a portion of the seed crystal have melted , wherein said seed crystal has a known crystallographic orientation; and freezing the molten composite material at a controlled freezing rate to grow a single crystal from the seed crystal according to a known crystallographic orientation of the seed crystal, including the step of observing the crystal during freezing to detect the formation of multiple grain patterns. The disadvantage of this technical solution is the technically complex implementation of the proposed technical solution, and the possibility of loss of stoichiometry at high temperatures.
Также из уровня техники известен СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ТУГОПЛАВКИХ МОНОКРИСТАЛЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ [RU2256011) – 2003.08.18]. Изобретение относится к неорганической химии и кристаллографии, а именно к выращиванию крупногабаритных тугоплавких монокристаллов. Способ осуществляют с затравлением в неподвижно установленном контейнере путем нагрева исходного сырья и его проплавления с последующими кристаллизацией и остыванием. Затравление монокристалла осуществляют путем касания затравки расплава и соединения с ним за счет капиллярного натяжения с диаметром капилляра порядка 20-50 мкм, при этом затравку устанавливают вне контейнера на расстоянии 3-5 мм от его носика, а кристаллизацию ведут при изменении градиента температур в пределах Т=15-20°С/мм по всей длине контейнера. Устройство для выращивания тугоплавких монокристаллов включает камеру роста, состоящую из двух частей: верхней части - с тепловым узлом, содержащим нагреватель в форме перевернутого стакана и системы многослойных экранов, повторяющих форму нагревателя, и приспособления для закрепления затравки, и нижней части, на которой размещен контейнер с сырьем, установленный неподвижно на подставке из многослойных экранов, выполненной с возможностью подъема и герметичного соединения с верхней частью камеры после вхождения контейнера в тепловой узел. Изобретение позволяет выращивать монокристаллы особо крупных размеров и веса, при этом существенно улучшаются их оптические характеристики. Существенным недостатком конструкции печи для роста ZGP горизонтальным методом является необходимость использования прозрачных материалов стойких к температурам выше 1000 градусов, что значительно удорожает конструкцию печи.Also known from the prior art is a METHOD FOR GROWING REFRACTORY SINGLE CRYSTALS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION [RU2256011) – 2003.08.18]. The invention relates to inorganic chemistry and crystallography, namely to the growth of large-sized refractory single crystals. The method is carried out with seeding in a stationary container by heating the feedstock and melting it, followed by crystallization and cooling. Seeding of a single crystal is carried out by touching the seed of the melt and connecting with it due to capillary tension with a capillary diameter of the order of 20-50 μm, while the seed is installed outside the container at a distance of 3-5 mm from its spout, and crystallization is carried out by changing the temperature gradient within T =15-20°C/mm along the entire length of the container. A device for growing refractory single crystals includes a growth chamber consisting of two parts: an upper part with a thermal unit containing a heater in the shape of an inverted glass and a system of multilayer screens repeating the shape of the heater, and a device for securing the seed, and a lower part on which the container is placed with raw materials, mounted motionless on a stand made of multilayer screens, made with the possibility of lifting and sealing with the upper part of the chamber after the container enters the thermal unit. The invention makes it possible to grow single crystals of especially large size and weight, while their optical characteristics are significantly improved. A significant drawback of the furnace design for growing ZGP using the horizontal method is the need to use transparent materials resistant to temperatures above 1000 degrees, which significantly increases the cost of the furnace design.
Наиболее близким по технической сущности является процесс роста кристалла ZnGeP2, описанный в [Верозубова Г.А., Грибенюков А.И. Рост кристаллов ZnGeP2 из расплава // Кристаллография. 2008. Т.53, №1. С.160-165.]. В данной работе рассмотрены некоторые особенности процессов выращивания монокристаллов ZnGeP2 методом Бриджмена. Проведена оценка отношения коэффициентов теплопроводности жидкой и твердой фаз ZnGeP2 при температуре плавления, которое оказалось равным 2.3. Установлено, что при выращивании ZnGeP2 на затравку наиболее благоприятными кристаллографическими направлениями являются 100 и 001. Показано, что отжиг и облучение электронами эффективно снижают коэффициент оптического поглощения в области примесного поглощения.The closest in technical essence is the process of ZnGeP crystal growth2, described in [Verozubova G.A., Gribenyukov A.I. Growth of ZnGeP crystals2 from the melt // Crystallography. 2008. T.53, No. 1. P.160-165.]. This work examines some features of the processes of growing ZnGeP single crystals2 Bridgman's method. The ratio of the thermal conductivity coefficients of the liquid and solid phases of ZnGeP was assessed2 at the melting point, which turned out to be 2.3. It was found that when growing ZnGeP2 on the seed, the most favorable crystallographic directions are 100 and 001. It has been shown that annealing and electron irradiation effectively reduce the optical absorption coefficient in the impurity absorption region.
Общие недостатки аналогов и прототипа заключаются в том, что в реальных процессах роста кристаллов ZnGeP2 фронт кристаллизации является вогнутым вследствие различия теплопроводностей твердой и жидкой фаз (что сложно скомпенсировать конструкцией нагревателей ростовых установок). Этот эффект обуславливает наибольшую концентрацию объемных дефектов в центральной части слитка, что приводит к ухудшению качества монокристалла и уменьшению порога оптического пробоя нелинейных элементов, изготовленных из данного монокристаллического слитка.The general disadvantages of the analogues and the prototype are that in real processes of growth of ZnGeP 2 crystals, the crystallization front is concave due to the difference in thermal conductivities of the solid and liquid phases (which is difficult to compensate for by the design of heaters of growth installations). This effect causes the highest concentration of volumetric defects in the central part of the ingot, which leads to a deterioration in the quality of the single crystal and a decrease in the optical breakdown threshold of nonlinear elements made from this single-crystal ingot.
Технический результат заключается в повышении порога оптического пробоя монокристалла.The technical result is to increase the threshold of optical breakdown of a single crystal.
Техническим результатом применения способа выращивания монокристаллов тройного соединения цинка, германия и фосфора является оттеснение дефектов кристаллической решетки слитка из центральной части на периферию.The technical result of using the method of growing single crystals of a ternary compound of zinc, germanium and phosphorus is the displacement of defects in the crystal lattice of the ingot from the central part to the periphery.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ выращивания монокристаллов тройного соединения цинка, германия и фосфора, характеризующийся тем, что в тигель из нитрида бора загружают монокристаллическую затравку ZnGeP2 с ориентацией, определяемой потребителем, и поликристаллический ZnGeP2, размещают их в кварцевой ампуле, в которую также помещают добавку фосфора для создания избыточного давления в ампуле при нагреве, предотвращающего образование паров цинка и их диффузию в холодную часть ампулы, после чего к ампуле с загрузкой на кварцедувном посту приваривают крышку с технологической кварцевой трубкой, присоединяют ампулу к вакуумной системе и откачивают ее до 10-7-10-8 Торр для минимизации следов остаточного атмосферного кислорода, а для удаления воды ампулу с загрузкой прогревают до температуры 400 K и выдерживают в течение одного часа, после чего отпаивают от вакуумной системы и устанавливают в ростовой печи, представляющей собой термическое устройство, обеспечивающее получение осевых температурных профилей с двумя независимо регулируемыми «полками» температуры, с гладким непрерывным распределением температуры на переходном - градиентном участке печи и радиальным перепадом температуры 20 K, формируемым диаметрально противоположными нагревателями и позволяющим сформировать радиальную компоненту градиента температуры в зоне расплава, выводят печь на «штатное» распределение температуры: (1260-1280) K в «холодной» зоне и (1325-1330) K в «горячей» зоне, для плавления поликристаллической загрузки ZnGeP2, температура плавления-кристаллизации которой составляет приблизительно 1300 K, температуру «холодной зоны» выбирают ниже на 20-30 K температуры кристаллизации для гарантированного перехода из жидкой фазы в твердую, а температуру «горячей зоны» - на 20-30 K выше температуры плавления для гарантированного расплавления поликристаллического ZnGeP2, при этом ампулу с загрузкой устанавливают в «горячей зоне» печи и выдерживают до полного расплавления поликристаллического ZnGeP2 и проплавления затравки; по окончании этапа вывода печи на режим кристаллизации, включая гомогенизационную выдержку расплава, производят направленное охлаждение ампулы с загрузкой с целью формирования монокристаллического слитка соединения ZnGeP2 путем ее механического перемещения в рабочем пространстве печи из «горячей зоны» в «холодную», по окончании процесса кристаллизации ампулу с монокристаллом ZnGeP2 медленно охлаждают до комнатной температуры и после полного охлаждения извлекают тигель из ампулы и монокристалл из тигля.The claimed technical result is achieved due to the fact that the method of growing single crystals of a ternary compound of zinc, germanium and phosphorus, characterized by loading a single-crystal ZnGeP 2 seed with an orientation determined by the consumer into a boron nitride crucible and placing them in a quartz ampoule , into which a phosphorus additive is also placed to create excess pressure in the ampoule during heating, preventing the formation of zinc vapor and its diffusion into the cold part of the ampoule, after which a lid with a technological quartz tube is welded to the ampoule with loading at the quartz blowing station, the ampoule is connected to the vacuum system and it is pumped out to 10 -7 -10 -8 Torr to minimize traces of residual atmospheric oxygen, and to remove water, the ampoule with the load is heated to a temperature of 400 K and held for one hour, after which it is sealed off from the vacuum system and installed in a growth furnace representing is a thermal device that provides axial temperature profiles with two independently adjustable temperature “shelves”, with a smooth continuous temperature distribution in the transition-gradient section of the furnace and a radial temperature difference of 20 K, formed by diametrically opposed heaters and allowing the formation of a radial component of the temperature gradient in the melt zone , bring the furnace to the “standard” temperature distribution: (1260-1280) K in the “cold” zone and (1325-1330) K in the “hot” zone, for melting the polycrystalline ZnGeP 2 charge, the melting-crystallization temperature of which is approximately 1300 K , the temperature of the “cold zone” is chosen 20-30 K lower than the crystallization temperature for a guaranteed transition from the liquid phase to the solid, and the temperature of the “hot zone” is 20-30 K higher than the melting temperature for guaranteed melting of polycrystalline ZnGeP 2 , while the ampoule with the load is placed in the “hot zone” of the furnace and held until the polycrystalline ZnGeP 2 is completely melted and the seed is melted; at the end of the stage of bringing the furnace to the crystallization mode, including homogenization holding of the melt, the ampoule with loading is directed to form a single-crystal ingot of the ZnGeP 2 compound by mechanically moving it in the working space of the furnace from the “hot zone” to the “cold” one, upon completion of the crystallization process The ampoule with the ZnGeP 2 single crystal is slowly cooled to room temperature and after complete cooling, the crucible is removed from the ampoule and the single crystal is removed from the crucible.
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
Фиг. 1. - Ампула с загрузкой для проведения процесса ростаFig. 1. - Ampoule with loading for carrying out the growth process
Фиг. 2. - Общий вид установки для реализации способа.Fig. 2. - General view of the installation for implementing the method.
На фигуре 1 показаны: 1 - кварцевая ампула, 2 - тигель из нитрида бора, 3 - поликристаллическая загрузка ZnGeP2, 4 - затравка из монокристаллического ZnGeP2.Figure 1 shows: 1 - quartz ampoule, 2 - boron nitride crucible, 3 - polycrystalline ZnGeP 2 load, 4 - single-crystal ZnGeP 2 seed.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Способ роста монокристаллического ZnGeP2 реализован при помощи кварцевой ампулы 1, в которую вмонтирован тигель из нитрида бора 2, в котором размещена поликристаллическая загрузка ZnGeP2 3, в нижней части кварцевой ампулы 1 размещена затравка из монокристаллического ZnGeP2 4.The method of growing single-crystalline ZnGeP 2 is implemented using a quartz ampoule 1, in which a boron nitride crucible 2 is mounted, in which a polycrystalline ZnGeP 2 3 load is placed; in the lower part of the quartz ampoule 1 there is a seed made of single-crystal ZnGeP 2 4.
Способ роста монокристаллического ZnGeP2 проводится следующим образом.The growth method for single-crystal ZnGeP 2 is carried out as follows.
1. В кварцевую ампулу 1, в тигель из нитрида бора 2 производится загрузка поликристаллического ZnGeP2 3 с требуемой ориентацией, и затравки из монокристаллической ZnGeP2 4 (фиг.1).1. Polycrystalline ZnGeP 2 3 with the required orientation and a seed from monocrystalline ZnGeP 2 4 are loaded into a quartz ampoule 1, into a boron nitride crucible 2 (Fig. 1).
2. Загруженный тигель из нитрида бора 2 размещается в кварцевой ампуле 1, туда же помещается довесок фосфора для создания избыточного давления в ампуле при нагреве для предотвращения образования паров цинка и их диффузии в холодную часть ампулы.2. A loaded boron nitride crucible 2 is placed in a quartz ampoule 1, and an additional phosphorus is placed there to create excess pressure in the ampoule when heated to prevent the formation of zinc vapors and their diffusion into the cold part of the ampoule.
3. К кварцевой ампуле 1 с загрузкой, на кварцедувном посту приваривается крышка с технологической трубкой из кварца. Кварцевая ампула 1 с загрузкой присоединяется к вакуумной системе и откачивается до вакуума 10-7-10-8 Торр для минимизации следов остаточного атмосферного кислорода. Для удаления воды ампула с загрузкой прогревают до температуры 400 K и выдерживают в течение одного часа после чего производится отпайка ампулы от вакуумной системы.3. A lid with a quartz technological tube is welded to the quartz ampoule 1 with loading at the quartz blowing station. Quartz ampoule 1 with loading is connected to the vacuum system and pumped out to a vacuum of 10 -7 -10 -8 Torr to minimize traces of residual atmospheric oxygen. To remove water, the ampoule with the load is heated to a temperature of 400 K and held for one hour, after which the ampoule is sealed off from the vacuum system.
3. По окончании вакуумирования загрузки ампула с загрузкой устанавливается в ростовой печи, представляющей собой термическое устройство, обеспечивающее получение осевых температурных профилей с двумя независимо регулируемыми «полками» температуры, с гладким непрерывным распределением температуры на переходном (градиентном) участке печи и радиальным перепадом температуры формируемый диаметрально противоположными нагревателями 20 K.3. Upon completion of evacuation of the charge, the ampoule with the charge is installed in a growth furnace, which is a thermal device that provides axial temperature profiles with two independently adjustable temperature “shelves”, with a smooth continuous temperature distribution in the transition (gradient) section of the furnace and a radial temperature difference formed diametrically opposed heaters 20 K.
4. Осуществляется выход печи на «штатное» распределение температуры («холодная» зона (1260-1280) K, «горячая» зона (1325-1330) K для плавления поликристаллической загрузки ZnGeP2. Температура плавления-кристаллизации ZnGeP2 составляет приблизительно 1300 K, соответственно температура «холодной зоны» выбирается ниже температуры кристаллизации на 20-30 K для гарантированного перехода из жидкой фазы в твердую, а температура «горячей зоны» выбирается выше температуры плавления на 20-30 K для гарантированного расплавления поликристаллического ZnGeP2.4. The furnace reaches the “standard” temperature distribution (“cold” zone (1260-1280) K, “hot” zone (1325-1330) K for melting the polycrystalline charge ZnGeP 2. The melting-crystallization temperature of ZnGeP 2 is approximately 1300 K , accordingly, the temperature of the “cold zone” is selected below the crystallization temperature by 20-30 K to ensure a guaranteed transition from the liquid phase to the solid, and the temperature of the “hot zone” is selected above the melting temperature by 20-30 K to ensure the melting of polycrystalline ZnGeP 2 .
5. Кварцевая ампула 1 с загрузкой устанавливается в горячей зоне печи и выдерживается до полного расплавления поликристаллического материала и проплавления затравки.5. Quartz ampoule 1 with loading is installed in the hot zone of the furnace and maintained until the polycrystalline material is completely melted and the seed is fused.
6. По окончанию этапа вывода печи на режим кристаллизации, включая гомогенизационную выдержку расплава, производится направленное охлаждение кварцевой ампулы 1 с загрузкой с целью формирования монокристаллического слитка соединения ZnGeP2. Направленная кристаллизация осуществляется механическим перемещением ампулы в рабочем пространстве печи из горячей зоны в более холодную.6. At the end of the stage of bringing the furnace to the crystallization mode, including homogenization holding of the melt, directed cooling of the quartz ampoule 1 with loading is carried out in order to form a single-crystalline ingot of the ZnGeP 2 compound. Directional crystallization is carried out by mechanical movement of the ampoule in the working space of the furnace from a hot zone to a colder one.
7. По окончании процесса кристаллизации ампулу с монокристаллом ZnGeP2 медленно охлаждают до комнатной температуры.7. At the end of the crystallization process, the ampoule with the ZnGeP 2 single crystal is slowly cooled to room temperature.
8. После полного охлаждения ампулы с монокристаллом ZGP осуществляется извлечение тигля из кварцевой ампулы 1 и извлечение монокристалла из тигля (фиг.2).8. After complete cooling of the ampoule with the ZGP single crystal, the crucible is removed from the quartz ampoule 1 and the single crystal is removed from the crucible (Fig. 2).
Технический результат - повышение порога оптического пробоя монокристалла - достигается за счет того, что нагреватель ростовой печи состоит из двух симметричных нагревателей с отдельными резистивными нагревателями и за счет независимого управления нагревателями.The technical result - increasing the threshold of optical breakdown of a single crystal - is achieved due to the fact that the growth furnace heater consists of two symmetrical heaters with separate resistive heaters and due to independent control of the heaters.
Пример достижения технического результата.An example of achieving a technical result.
Реализация описанного способа выращивания кристаллов ZnGeP2 позволила, за счет устранения дефектов кристаллической решетки, повысить порог оптического пробоя кристаллов в два раза с 1,2 Дж/см2 до 2,4 Дж/см2 при воздействии излучения Ho:YAG лазера на длине волны 2,097 мкм при частоте следования импульсов 10 кГц и их длительности 35 нс.The implementation of the described method for growing ZnGeP 2 crystals made it possible, by eliminating crystal lattice defects, to increase the optical breakdown threshold of crystals by a factor of two from 1.2 J/cm 2 to 2.4 J/cm 2 when exposed to Ho:YAG laser radiation at a wavelength 2.097 µm at a pulse repetition rate of 10 kHz and a pulse duration of 35 ns.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813036C1 true RU2813036C1 (en) | 2024-02-06 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5611856A (en) * | 1994-05-19 | 1997-03-18 | Lockheed Sanders, Inc. | Method for growing crystals |
| RU2256011C2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-07-10 | Арзуманян Шаген Оганесович | Method of growing of refractory monocrystals and a device for its realization |
| CN107268070A (en) * | 2017-06-10 | 2017-10-20 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | A kind of method of low absorption phosphorus germanium zinc crystal growth |
| CN110042461A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-23 | 哈尔滨工业大学 | A kind of growing method increasing heat transmitting large scale zinc-germanium phosphide crystal |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5611856A (en) * | 1994-05-19 | 1997-03-18 | Lockheed Sanders, Inc. | Method for growing crystals |
| RU2256011C2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-07-10 | Арзуманян Шаген Оганесович | Method of growing of refractory monocrystals and a device for its realization |
| CN107268070A (en) * | 2017-06-10 | 2017-10-20 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | A kind of method of low absorption phosphorus germanium zinc crystal growth |
| CN110042461A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-23 | 哈尔滨工业大学 | A kind of growing method increasing heat transmitting large scale zinc-germanium phosphide crystal |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| G.A. VEROZUBOVA., A.I. GRIBENYUKOV, Growth of ZnGeP2 Crystals from Melt, Crystallography Reports, 2008, v. 53, no.1, pp.158-163. * |
| ВЕРОЗУБОВА Г.А. и др., Выращивание нелинейно-оптического материала ZnGeP2 и его дефектная структура, Вестник Новгородского государственного университета, 2015, т. 86, no. 3, ч. 2, с. 40-45. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20110009622A (en) | Method and equipment producing sapphire single crystal | |
| JP3343615B2 (en) | Bulk crystal growth method | |
| CN110042461B (en) | Growth method of large-size zinc germanium phosphide crystal for increasing heat transfer | |
| US20060260536A1 (en) | Vessel for growing a compound semiconductor single crystal, compound semiconductor single crystal, and process for fabricating the same | |
| CN110484965A (en) | A kind of gallium oxide crystal and its growing method and grower | |
| RU2813036C1 (en) | Method for growing single crystals of trinary compound of zinc, germanium and phosphorus | |
| JP4830312B2 (en) | Compound semiconductor single crystal and manufacturing method thereof | |
| JP2008508187A (en) | Method for growing a single crystal from a melt | |
| JPH10218699A (en) | Growth of compound semiconductor single crystal | |
| RU2633899C2 (en) | Method for cd1-xznxte single crystals growing, where 0≤x≤1, for inoculation at high pressure of inert gas | |
| RU2189405C1 (en) | METHOD OF PREPARING COMPOUND LiInS2 MONOCRYSTALS | |
| JP2734820B2 (en) | Method for manufacturing compound semiconductor single crystal | |
| JP2004203721A (en) | Apparatus and method for growing single crystal | |
| CN110512273B (en) | Method for improving single crystal crystallization quality | |
| JPH08290991A (en) | Method for growing compound semiconductor single crystal | |
| JP2004345888A (en) | Production method for compound semiconductor single crystal | |
| CN117431615A (en) | Steady-state preparation method for low-defect compound semiconductor monocrystal grown at low temperature | |
| RU2261295C1 (en) | Germanium monocrystal growing method | |
| CN117071053A (en) | Method for preparing compound crystal by VGF in LEC growth system | |
| CN105063752A (en) | Method and device for growth of mercurous iodide single crystal | |
| Capper | Bulk Growth of Mercury Cadmium Telluride (MCT) | |
| JPH10212192A (en) | Method for growing bulk crystal | |
| RU2341594C2 (en) | Mehgod of growing cadmium telluride monocrystal | |
| RU2199614C1 (en) | Method of growing crystals | |
| JPH11130578A (en) | Growth of single crystal and apparatus therefor |