Способ обработки кристаллов силиката висмута

(19) (1)51) С 30 В 33/00 ф С 30 В 29 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТО 0 РСНОМЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ"1 Арр 152 (п 1)ототи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) Н.А. Генкина, Э.В. Шитова, Ю.Д. Панков и П,Х. Мусаев (71) Горьковский исследовательский физико-технический институт при Горьковском государственном университете им. Н.И. Лобачевского (53) 621315.592(088.8))(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ КРИСТАЛСИЛИКАТА ВИСМУТА, В 1. БдО , вклю-20 щий облучение их поверхности ио" и, о т л и ч а ю щ и й с я тем,с целью повышения оптической зрачности при сохранении фотоводимости, облучение ведут кона- неона Не+ дозой (2,515).10 ион/с нергией 30-40 кэВ.Изобретение относится к способамобработки поверхности оптическихматериалов и может быть использованопри изготовлении активных элементовпамяти в системах оптической обработки информации.Оптические методы обработки информации, основанные на использовании когерентных световых полей, имеют ряд существенных преимуществ перед электронными методами, особеннопри решении задач,. связанных с необходимостью переработки и хранениябольших массивов информации,Одной из главных причин, сдержи-вающих широкое практическое использование оптических методов обработки информации, является отсутствиеэлектрооптических материалов с достаточной оптической прозрачностьюТак, в устройствах типа РВОМ(РосЕе 1 зКеадоц 1 Орйса 1 МоЬц 1 аСог)- пространственно-временных модуляторахсвета в качестве элементов памятииспользуют кристаллы силиката висмута, обладающие электрооптическимии фотопроводящими свойствами.Недостатком этих кристаллов является малое (50-527) оптическое пропускание в рабочем диапазоне 400700 нм, Чтобы снизить поглощениесвета в кристаллах силиката висму 1 та, пластины из этого материала;предназначенные для использования вРВОМ-структурах, делают очень тонкими толщиной примерно 0,25 мм.Это приводит к тому, что в процессеизготовления элементов памяти кристаллы часто ломаются и выход готовых элементов памяти составляет менее 207 от затраченного количествакристаллических пластин. Это,в своюочередь, учитывая высокую стоимостьпроизводства этих кристаллов, резкоувеличивает стоимость элементов памяти,Известно, что с целью повьппенияпрозрачности кристаллов силикатависмута при выращивании им из рас"плава методом Чохральского в шихтувводят окислы А 1 С и В 05 в концентрациях до 0,5 вес.й, В зависимостиот содержания примеси алюминия илибора кристалл изменяет окраску отжелтой до бесцветной коэффициентпоглощения при этом изменяется Присодержании в пределах 0,075-1 "0,100 вес.Е происходит уменьшение коэффициента поглощения от 13,70,87 при длине волны й =441,6 нм 13.фотопроводимость слаболегированного материала практически не ухуд шается по сравнению с нелегированнымн,пока последование ведется вдали отобласти поглощения. При облученииструктуры светом в области плечапоглощения проводимость чистого 1 О кристалла увеличивается значительносильнее, чем проводимость легированного 23Таким образом, введение примесиснижает величину фотоотклика, что 15 нежелательно, когда силикат висмутаиспользуется как фотопроводящий материал, например, в пространственновременных модуляторах света.Наиболее близким к предлагаемому 20 является способ обработки кристалловсиликата висмута, заключающийся втом, что кристаллы силиката висмута,как и кварца, ниобата лития и германата висмута облучают ионами Ь+, 25 Ве+, Не+, В+ Р дозами 10"ион/смс .энергией 52-100 кэВ, при этом вимплантированном слое происходитструкторное разупорядочение, приводящее к образованию аморфного, слоя. ЗО Обработку производят для улучшенияакустических свойств кристаллов. Данные об изменении оптических характеристик,не приведены ГЗ 3., Однако для просветления кристалловизвестный способ непригоден в результате того, что дозы, которые в немиспользуются ( ф 10 "Ь ион/см), приводят к аморфизации поверхностногослоя. Образование аморфного слояне только не приводит к просветлению кристалла, но и снижает оптичес-.кое пропускание. Основные положения,просветляющей оптики требуют, чтобыглубина слоя, обеспечивающего прос 1 145 ветление, составляла - Л, что дости-,4гается выбором определенной энергии.Величины энергий, которые применяются в способе 1.2 3, дают глубину нарушенного слоя (1-2,5 3). Использо . вание активных элементов типа Веф,Ы , В , Р уменьшает фотопроводи . + (мость в области плеча поглощения,изменяет химический состав поверхностного слоя кристаллов. Применениеионов Не+ в дозах 10 "Ь ион/смф требует либо длительного времени облучения (порядка нескольких часов), что нетехнологично, либо. высоких, Увеличение фото- проводимости по отношению к исходной , 7 Пропусканиепри Л = 640 нм Необлученныеобразцы 52 10 52 40 55 80 180 61 200 13 300 62 55 330 400 48 0 Та блица 2 Увеличение фото- проводимости по отношению к исходной, 7 Время облучения, сПропусканиепри .В = 640 нм Доза облучения Аг+ ион/см 23,0103,0 10 5,010 50 10 200 0 300 плотностей ионного тока, что вызывает локальные перегревы и ухудшение пропускания.Цель изобретения - повышение оптической прозрачности при сохранении фотопроводимости материала.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки кристаллов силиката висмута В 80 включающему облучение их поверхности 10 ионами, облучение ведут ионами нео, - на Не+ дозой (2,5+5) 10ион/см 2 с энергией 30-40 кэВ.Способ осуществляют следующим образом. 5 6,25 106,25 104,ОО10"2,501 О40 У 1 0155,00 105,5010, 6,25.10" Пластины, вырезанные из кристал- . лов силиката висмута ориентации (100), облучают в ускорителе ИЛУионами инертных газов Не+, Яе, Ак+ дозами 6,2510 -1016 ион/см энергией 20-40 кэВ, после чего измеряют оптическое пропускание на приборе . СФ, а также фотопроводимость (на постоянном токе с помощью электро- метрического усилителя).В табл. 1-3 приведена зависимость пропускания и фотопроводимости от дозы облучения кристаллов силиката висмута ионами неона, аргона и гелия соответственно,Увеличение фото- проводимости по отношению к исходной, Х Пропусканиепри 3640 нм Необлученныеобразцы 50 51,5 52,0 10 фф 3,0 10"200 0 350 46,0 400 48,0 45,0 1,3 10"6 1,7.1016101 Ь 2, 7 1046 3,2 10 800 12 1000 44,0 45,0 2000 14 2500 44,0 0 45,0 2700 0 Таблица 4 0 0 0 0 0 5 48 2 Таким об зации спосо шение оптич сохранении достигается она дозами и энергией Предлага сохранением найти приме элементов оне и Подписноеаа юаайааааааВа ектиая, 4 ППП втЕит , г.Ужгород, ул.Пр После облучения пластин ионами Ые+ наблюдают увеличение оптическо го пропускания, максимальное в интервале доз 2,5 "10"-510"ион/см с энергией 30-40 кэВ,При дозах и энергиях, лежащих вне указанного интервала, прирост З 5 оптического пропускания, выраженный в процентах, меньше.При облучении ионами аргона,(табл.,2) уже при малых дозах(3 10 ф"ион/см) происходит разру шение поверхностного слоя - поверхность становится металлизированной, что связано с выделением свободного висмута. Разрешение поверхностного слоя связано с большой (39) массой 45 бомбардирующего иона. Облучение ионами Не+ дозами, при которых может наступить просветление, требует либо нескольких часов, облучения, либо высоких плотностей ионноГо тока, что 50 вызывает локальные перегревы и приводит к ухудшению пропускания(табл. 3).В табл, 4 представлена зависимость пропускания и фотопроводимости от 55 энергии облучения ионами Бе+. БЮИ Зааа 1687/27 Тиру 352 разом, результаты реалиба показывают, что повыеской прозрачности при проводимости материала при облегчении ионами 2,5 10 " - 5 10ион/с 30-40 кэВ.емый способ обработки с фотопроводимости может кение при изготовлении птической памяти.