Способ термообработки монокристаллов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН И 9) (1) АНИЕ ИЗОБРЕТЕН РАБ отж КИ МОНО в на- охлажс я ин-.Г.СтоюхинининзонКрасноголлографии щий чени люми да ме С в осле ю 30Знади,насыующим60 град/ч. а 11 Ещ 1 е 1 оп ехс 1 йай 1 оп,- ч,32 р.1671. дрУсиленйа есценции мона;" Известия М 2 р с,46-49. е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ордена Трудовогомени институт кристаим. А.В.1 убникова(56) 1 в СЬопд 1 п 1 п.еСоГ Си 1 оХ Ь 8 Ис 1 епвИУЮ.РЬуя 8 ос.Юар 1972,2. Йикитенко В.А. иультрафиолетовой люминнокристаллов окиси цинВУЗс 4 Физика 1975,(54)(57) СПОСОБ ТЕРМООКРИСТАЛЛОВ, включавщийсыщенных парах с последуденнем, о т л и ч а ю,тем, что, с целью увелитенсивности экситоннойции монокристаллов йодиотжиг ведут при 250-30щенных парах йодида с иохлаждением со скорост5Изобретение относится к способамтермообработки монокристаллов йодида меди (Сц 1) и может быть исПользовано в оптоэлектронике при создании твердотельных лазеров, излучающих в фиолетовой области спектра 5 и используемых в системах передачи информации, в вычислительной технике и на телевидении.Известны лазеры, механизмы генерации которых построены на реком бинациях носителей заряда с участием экситонных переходов. Йодид меди применяют для изготовления лазеров с использованием указанных эффектов Ц .15При этом большое значение имеют способыусиления спонтанной люминес-, ценции в экситонной области спект ра ( активация экситонной люминесценции). Наиболее эффективныМ способом активации такого рода являются методы термообработкя испсаьзуемых монокристаллических образцов.известен способ усиления экситонной люминесценции Монокристаллов 2 аО, которЫй основан на тЕрмообработке кристаллов в парах воды или насыщенных парах 1 и, Сй при Т 850 С с последующим охлаждением Для этогокварцевую ампулу с исходными веществами откачивают до давления10 4 - 10 6 ат, отпаивают и подвергают термообработке в течение 8 ч Ц ,способов термической обработки Сц 1 в литературе не описано.Целью изобретения является уве- ;35 )личение интенсивности экситонной люминесценции монокристаллов йодида меди.Поставленная цель достигается тем, что отжиг монокристаллов йодида ме ди ведут, при 250-300 С в насыщенных парах йода с последующим охлаждением .со скоростью 30-60 град/ч.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. 45Монокристаллы. Сц 1 помещают в кварцевую ампулу вместе с иавеской кристаллического йода. Затем ампулу откачивают до давления Рл 10"4 ат иотпаивают. Термообработку и.охлаж дение ведут аналогично описанному.Выбор параметров отжига обоснован особенностями фазовой диаграммы Си 1. При 369 ОС наступает первый фазовый переход. Йодид меди меняетсвою кристаллическую решетку с кубической на гексагональную. Причем этот переход осуществляется с изменением удельной плотности монокристалла. Термообработка при Тъ 300 С приводит к разрушению кристалла. 60 Температура отжига ниже 250 ОС уменьшает степень активации люминесценции. и приводит к неоднородному распределению люминесценции по,площади скола монокристалла, что связано с 65 ухудшением условий диффузии йода на всю глубину монокристацла.Опыт показал, что для монокристаллов объемом 5 мм вполне достаточно термообработки в течение 6-8 ч, При этом достигается равномерность эффекта активации по всей глубине монокристалла. Время термообработки меньше б ч приводит к нестабильным результатам, которые связаны с йеравномерной активацией образцов. Время термообработки больше 8 ч не усиливает эффекта активации экситонной люминесценции. Следователь но,отжиг в течение 6-8 ч является Оптимальным.Увеличение скорости охлаждения монокристалйов после отжига до зна чений, больших 60 град/ч сопровождается появлением в них дислокацийи зачастую, приводит к их разрушению. Скорость охлаждения образцов ниже 30 град/ч уменьшает производительность и неэффективна. Изменение скорости охлаждения в пределах 30-60 град/ч не вызывает заметных отличий.в интенсивности экситоннойлюминесценции кристаллов.Предлагаемый метод активации экситонной люминесценции может быть использован для повышения квантовой эффективности лазеров, основанных на рекомбинации носителей заряда с учас тием экситонных состояний в йодиде меди.П р и м е р 1. Монокристаллы Сц 1 с навеской кристаллического йода помещают в ампулу. После откачки до Рл 10 ч ат ампулу отпаивают. Термообработку ведут б ч при 250 С. Охлаждение ведут со скоростью 30 град/ч, Люминесценция в экситонной области спектра в термообработанном монокристалле возросла в 70 раз но сравнению с исходными монокристаллами. П р и м е р 2. Монокристалл Сц 1 с навеской кристаллического йода но. мещают в ампулу. После откачки до Р 10"ф ат ампулу отпаивают. Термообработку ведут 8 ч при 300 С. Охлаждение ведут со скоростью 60,град/ч. Люминесценция в экситонной области спектра в термообработанном мойокристалле возрастает в 20 раз по сравнению с исходными монокристаллами.Практически во всем исследованном температурном интервале термо" обработки Сц 1 интЕнсивность люминесценции остается постоянной . (увеличивается "7 в 70 раз). Интервал температуры в 50 ОС практически на увеличение интенсивности люминесценции не влияет (в пределах точности измерения по фотоэлектрической методике).1055785 Составитель В.ИвановТехред А.Бабинец1(орректор А.Знмокосов 1Редактор Н.Егорова Заказ 9246/22 Тираж 370. Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий 113035, Москва, ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул Проектная, 4 На чертеже приведены спектры фотолюминесценции, отснятые на одном и том же образце до термообработки ( сплошная кривая) и после нее (пунктир) Видно, что происходит активация люминесценции и интенсив ность свечения увеличивается л в 70 раз; лазеры на основе гидротермальных монокристаллов си, генерация в 10 которых с.использованием экситонных эффектов возможна в диапазоне длин волна 4060-4150 А (отличие от 43700-3800% в случае Ело), могут найти применение для записй информации в ЭВИ, для систем пветного проекционного.телевидения, для развязки электронных схем и в некоторых специальных устройствах, требующих стимулированного излучения в фиолетовой области спектра.Основным преимуществом предлагаемого метода активации экситонной люминесценции в монокристаллах Сц 1 является простота его осуществления и хорошая сходимость результатов что . открывает перспективы использования способа для усиления эффективности фиолетовых лазеров,изготовленных на основе йодида меди, а также, возможно, и дяя других оптозлектройных устройств.Эффект изобретения заключается в увеличении квантового выхода фио-. летового лазерного излучения моно- кристаллов йоднда меди и, следовательно, в улучшении технических ха- . рактерйстик и в расыирении области их применения.