Способ выращивания бесцветных монокристаллов молибдата свинца

(33) ГДР СССР лв делам лаебретекий и еткрмтлй(72) Автор изобретения Иностранное предприятиеФЕБ Карл-Цейсс-Иена(54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ БЕСЦВЕТНЫХ МОНОКРИСТЩЛОВ МО,ЛИБДАТА СВИНЦА1Изобретение относится к способу создания бесцветных монокристаллов молибдата свинца химического состава РЬМо 04.Наряду с применением в качестве оптической среды монокристаллы РЬМо 04 используются благодаря их очень хорошим эффектам взаимодействия между акустическими волнами и электромагнитным излучением в видимой и инфракрасной области спектра от Л= 400 до 4000 нм различным образом в оптических и акустическо-оптических фильтровых устройствах, светоотражаюших и аккумулирующих системах высокой мощности и разрешающей способности.Известно создание монокристаллов мол ибдата свинца по методу Чохральского путем выращивания из расплава на врацающуюся кристаллографически ориентированную затравку из РЬМо 04-расплава. Для названных областей применения необходимо выращивать большие монокристаллы с диаметром около 30 мм и длиной 50 мм, безупречной оптической однородности и без внутренних напряжений. Эти требования реализуются, исходя из уровня техники, при соблюдении оптимальных соотношений компонентов смеси исходных веществ РЬО и МоОз для состава расплава высокой чистоты, а также определенных предпочтительных ориентировок затравочного кристалла при условиях выращивания, как они известны для метода Чохральского и с последую щей термообработкой при 800 - 900 С дляустранения напряжений.Однако недостаток этого способа заключается в том, что полученные кристаллы более или менее окрашены в цвет от желтого до оранжевого. Это изменение цвета является следствием широкополосного поглощения с максимумом 400 - 430 нм. Оно приписывается образованию ионов РЬЗ, которое усиливается во многих случаях накоплением содержащихся в виде следов примесей, на 5 пример Ге-соединений (образование Ге").До сих пор известные способы для устранения этого недостатка ограничиваются применением РЬО и МоОз в качестве исходных материалов очень высокой чистоты (самое меньшее 99,99%-ной) и в точно эквимолярном соотношении компонентов смеси в составе расплава.Однако до сих пор невозможно былополностью предотвратить или устранить этим изменение цвета, так как настоящиепричины для возникновения широкополосового поглощения между Л= 400 и 500 нмболее высококачественными ионами металлав кристаллической решетке (РЬ, Гез и др,)этим не устранили. Как только избыткомРЬО в исходной смеси достигалось просветление цвета, в любом случае одновременновыступали другие дефекты, такие как образование трещин, помутнения, образованиепузырьков,Известны исследования, в которых избыток МоО или РЬО не действует на окраску РЬМо 04-кристаллов.Недостатком всех этих методов являетсяненадежность.Исходя из наблюдений РЬЗ-ионов, вы.зывающих изменения цвета, и других многозарядных ионов в качестве центров дырок,которые возникают в зависимости от характера атмосферы термообработки, уже предлагалось для устранения мешающей областипоглощения проводить последующую обработку РЬМо 04-монокристаллов путем термообработки при малом парциальном давлениикислорода или в атмосфере инертного газа.Так как предложенный способ охватывает устранение изменения цвета только вовремя термообработки, его область применения ограничена.Цель изобретения состоит в том, чтобыне только устранить возникновение изменения цвета в монокристаллах РЬМо 04, ноуже вначале предотвратить его изменением З 0атмосферы выращивания,В связи с этим преследуется цель предотвратить широкополосную область поглощения в РЬМо 04-монокристаллах, максимум которой лежит в пределах Л = 400 -430 нм, которая особенно при больших тол- з 5щинах слоя понижает проницаемость значительно ниже теоретического значения,заданного показателем преломления. Этимулучшается работоспособность соответствующих оптических или акустическо-оптичес 40ких структурных групп, особенно если онинагружены светом, длина волн котороголежит между 400 и 500 нм, как это соответствует, например, для лазера ионов аргона ( Л= 488 нм).Применение изобретения исключает последующую термообработку.В предлагаемом способе исходные компоненты РЬО и МоОз могут отклонятьсяна + 1% от эквимолярного количественногосоотношения для состава расплава и уменьшаются требования по степени чистоты до50минимум 99,9% без обнаружения недостатков в конечном продукте.Задача изобретения - создание бесцветных РЬМо 04-монокристаллов без мешающихпоглощающих слоев в области 400 - 4000 нм. 55без понижения остальных ценных свойств,таких как оптическая однородность и отсутствие напряжения, Необходимо изменить метод Чохральского так, чтобы предотвратить возможность воздействия кислорода на растущий кристалл. Принимая во внимание высокое давление пара при температурах выше 900 С и связанные с этим потери испарения в вакууме, задача решается способом для создания бесцветных монокристаллов молибдата (РЬМо 04) для оптических и акустическо-оптических целей по методу Чохральского, который отличается тем, что процесс выращивания монокристаллов молибдата свинца для предотвращения изменений цвета и мешающего поглощения проходит в атмосфере химически неактивного газа, например азота, инертных газов, под давлением 500 в 7 торр.На чертеже кривые обозначают: кривая 1 - зависимость коэффициента йоглощения К, от длины волны А РЬМо 04-кристалла, созданного на уровне техники; кривая 2 - зависимость коэффициента поглошени я К 2 от длины волны А РЬМо 04 -кристалла, созданного согласно изобретению; кривая 3 - зависимость уменьшения коэффициента поглощения ЬК от длины волны Л при применении предлагаемого способа в сравнении с уровнем техники.В рамках первого этапа способа состав расплава РЬМо 04 создают из РЬО и МоОЗ 99,9%-ной чистоты в платиновом тигле диаметром 35 мм и длиной 70 мм, оснащенном последующим и нижним подогревателем. В следующей фазе выращивания из этого РЬМо 04-расплава (точка плавления 1060 - 1065 С) с помощью кристаллографически ориентированного РЪМо 04 затравочного кристалла, вращающегося со скоростью 20 об/мин, с подъемной скоростью 4 мм/ч в атмосфере азота или инертного газа при 760 торр, выращивается РЬМо 04-монокристалл. После охлаждения со скоростью 8 С в час между 1060 С и 900 С, а 20 С в час между 900 С и 760 С получается оптическиоднородный, свободный от напряжения, бесцветный РЬМо 04-монокристалл диаметром 25 мм и длиной 60 мм.Если выбрать платиновый тигель больших размеров (диаметр 40 - 50 мм, длйна 70 мм), то можно выращивать кристаллы такого же качества диаметром 30 - 35 мм и длиной 60 - 70 мм.По кривым коэффициента поглощения, представленным на чертеже, в зависимости от длины волн в области от= 400 до 600 нм видна эффективность предлагаемого способа.Формула изобретенияСпособ выращивания бесцветных моно- кристаллов молибдата свинца (РЬМо 04) по методу Чохральского, отличающийся тем, что выращивание ведут в среде инертного газа при его давлении 500 в 7 торр.Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.дова Корр Под тета СС крытий наб.,л. ПроРедактор О. ПоловкЗаказ 5846/46ВН Составитель В. Безбо Техред А. Бойкас Тираж 371ИПИ Государственного коми по делам изобретений и оМосква, Ж - 35, Раушская ППП Патент, г. Ужгород,ектор М. Шарошн исноеСР