Способ получения монокристаллов силиката висмута bi sio

(51) 5 С)БРЕТ ИЯ И И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А,Я.Васильев, В,М.Скориков, В.И,Чмырев, Ю.Ф.Каргин, И,В,Цисарь и Т.Д.Дудкина56) Копылов Ю.л., Кравченко В.Б. и Куча В,В, Оптические и фотоэлектрические свойства легированных монокристаллов В 12 Я 02 о. Микроэлектроника, т, 11, в, 5, 1982, с, 477-479.Егпезт М,еч 1 п апб В.Я, ВоФ, РоугпогрЫзв о 1 В 1 зпшй Яезсоохсе, И.Енес о 5 Охсе Абб 10 опз оп Фе Роугпогрйзгп о 1 В 120 з. Вез, Нет, Вцг. Яц 3, ч.68 А, М 2, 1964, рр,197-205. Изобретение относится к способам получения нефоточувствительных монокристаллов силиката висмута со структурой силленита, обладающих высокой прозрачностью и высоким темновым сопротьвлением с сохранением высоких электрооптических свойств.Областью применения этих монокристаллов могут быть широкоапертурные амп-литудные и фазовые модуляторы света АФМС), где необходимо иметь минимальную фоточувствительность и высокую прозрачность в видимой части спектра.Известен способ получения монокристаллов В 1 гЯ 02 о силиката висмута метО- дом выращивания на затравку из. расплава оксида висмута В 120 з, содержащего оксид кремния Я 02 в мольном отношении 6:1, ИсВ,С.бгаЬта 1 ег апб Й.ОЬегзсЬп 1(.Ргореп 1 ез о 1 Риге апб Ооред В 1120 е 02 о айдВ 1 аЯ 020 сгузта 1 з, Роуз. Явдат, зо(а), 96, 199,(1986), рр. 199-210,Панченко Т.В. Кудзин А. Ю и Костюк В.Х.Влияние легирования на свойства монокристаллов В 1 аЯ 020. Неорг.матерт. 19, Я 7,1983, с. 1144-1147.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ СИЛИКАТА ВИСМУТА В 112 Я 02 о(57) Использование: кристаллы для изготовления модуляторов света. Сущность изобретения; в шихту, содержащуюоксид В 1(1)и оксид Я 1 Щ добавляют оксиды Сб (1), Мо(И) и В 1(1 1) в количестве, соответствующемсоставу 8124 СОМо 040, Добавку берут в количестве 7,4-50 мас. , Получают монокристаллы нефоточувствительны вдиапазоне 0,4-0,7 мкм, 2 ил. ходную шихту нагревают выше температуры ликвидуса (920 С) в платиновом тигле, имеющем 4 см в диаметре и 4 см в высоту, выдерживают несколько часов с последующим охлаждением до температуры ликвидуса и введением затравки в расплав. При скорости вращения затравки 10 об/мин и скорости вытягивания 5-6 мм/ч получают монокристаллы размером 20 мм в диаметре и 50 мм в длину. Кристаллы выдерживают около 100 ч при 800 С.Монокристаллы силиката висмута, полученные таким способом, не удовлетворяют требованиям, предъявляемым АФМС в областй длин волн; 0,45-0,6 мкм; так как в этой области обладают достаточно высо(ой фоточувствительностью и малой прозрачностью.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения моно- кристаллов силиката висмута В 12302 о из раствора оксида кремния Щ в расплаве оксида висмута (Ш) с добавкой оксида галияна затравку по методу Чохральского,Полученные монокристаллы силиката висмута, легированные Оа, хотя и имеют меньший коэффициент поглощения в интервале частот (24-18) 10 см по сравнению с нелегированным силикатом висмута, но не обладают достаточно низкой. фоточувствительностью. При легировании 0,1 мол. Оа фоточувствительность уменьшается всего лишь на два порядка величины по сравнению с исходным В 2302 а в узком диапазоне длин волн 0,4-0,5 мкм, В известной работе у монокристаллов силиката висмута, легированных Оа с увеличением содержания Оа 20 з более 2 уменьшается коэффициент поглощения, но также происходит суперлинейное увеличение темновой проводимости, т.е, ухудшаются диэлектрические свойства материала, необходимые при создании АФМС,Кроме того, монокристаллы силиката висмута, легированные хромом, хотя имеют низкуб фоточувствительность, но являются менее прозрачными в области 0,38 Л 0,55мкм,Целью изобретения является получение монокристаллов нефоточувствительных в диапазоне длин волн 0,4-0,7 мкм, уменьшение коэффициента Оптического поглощения монокристаллов при сохранении их электрооптических свойств.Для достижения поставленной цели согласно способу получения монокристаллов силиката висмута выращиванием на вращающуюся затравку из расплава, содержащего оксид висмута , оксид кремния (В) и .добавку, согласно изобретению, в качестве добавки (компонент А) используют оксид кадмия Сб (И), молибдена Мо (В) и висмута В (И) в пропорциях, обеспечивающих стехиометрический состав Б 24 СОМо 04 о, в количестве 7,4-50 мас.,Сущностью изобретения и его отличительными. признаками являются добавления в шихту смеси оксидов кадмия , молибдена (Ч) и висмута ( Н), что позволяет получить нефоточувствительные монокристаллы со структурой типа силленита с высокой прозрачностью и неизменными электрооптическими свойствами, .Способ осуществляют следующим образом.В ыращивание монокристалла В 123 Ого ведут по методу Чохральского при скорости вытягивания 0,7-1,6 мм/ч и скорости вращения 30 об/мин при программном снижениитемпературы расплава, При соотношениимассовых процентов компонента А к5 В 123 Ойдо в шихте 7,5-50 мас,поглощаетсяфоточувствительность в диапазоне 0,4-0,7мкм видимой части спектра при уменьшении коэффициента оптического поглощенияс сохранением его электрооптических10 свойств. Электрооптический коэффициентдля полученных указанным выше способоммонокристаллов силиката висмута равенЧ 41=(4,4 + 0,2) пм В в видимой части спектра, что говорит о том, что он не ниже, чем у15 нелегированного В 12302 о, у которогоЧа 1=4,2 й 0,2 пм В на длине волны Л=546нм,Электрооптическая эффективность полученных монокристаллов составила Ч 41 по20 =7,7 10 " м В, т,е, на 10 выше, чем унелегированного В 12302 о, Л=546 нм.Отличительным признаком изобретения является использование компонента А(В 2 СОМо 040) в качестве добавки в шихту в25 указанных количествах.П р и м е р 1. Шихту, содержащую 200 гВИ 2302 о: 195,8 г БОз и 4,2 г Я 02, смешивали с компонентой А в количестве 2 г (1мас.б ): В 20 з - 1,91 г, СОО - 0,04 г, МоОз -30 0,05 г и размешивали в агатовой ступке,Выращивание проводили в цилиндрическом платиновом тигле по методу Чохральского иэ расплава при скоростивытягивания 1,6 мм/ч и скорости вращения35 затравки 30 об/мин. В результате полученоптический однородный монокристалл желтого цвета с диаметром 15 мм и длиной 49мкм, Спектральной зависимости фотопроводимости и поглощения монокристалла со 40 ответствует кривая 2 (фиг.1 и 2), где видно,что значения фототока и коэффициента поглощения имеют незначительное отличие оттаковых для нелегйрованного силиката висмута.45 П р и м е р 2, В шихту, содержащую 250 гВ 12302 о; 244,7 г В 20 з и 5,3 г Я 02 досыпаликомпонент А в количестве 20 г (7,4 мас.,);ВгОз 19,1 г, СбО 0,4 г, МоОз 0,5 г, и размешивали в агатовой ступке, Выращивание50 проводили в цилиндрическом платиновомтигле по методу Чохральского из расплавапри скорости вытягивания 1,6 мм/ч и скорости вращения затравки 30 об/мин. В результате получен оптически однородный55 моьгокристалл желтого цвета с диаметром14 мм и длиной 53 мм. Спектральной зависимости фотопроводимости и поглощенияманокристалла соответствует кривая 31754807 5ния в максимуме фототока составляет.6 10 Ом см.П р и м е р 3. Шихту, содержащую 200 г В 12302 о: 196,8 г В 02 и 4,2 г 902 смешивали с компонентой А в количестве 100 г (33 мас. Я В 20 з (95,4 г), СбО (2,2 г), МоОз (2,4 г) в агатовой ступке и затем помещали в цилиндрический платиновый тигель, Выращивание проводили в печи по методу Чохральского при скорости вытягивания 1,6 мм/ч и скорости вращения затравки 30 об/мин. В результате получен оптически однородный монокристалл светло-желтого цвета и диаметром 15 мм и длиной 45 мм.Спектральной зависимости фотопроводимости и поглощения монокристалла соответствует кривая 4 (фиг,1 и 2), Значение удельного сопротивления в максимуме фототока составляет 3 10 цОм смП р и м е р 4. Шихту, содержащую 150 г ВИ 2302 о: 146,8 г В 20 з и 3,2 г 02 смешивали с компонентой А в количестве 150 г (50 мас.%). В 20 з (143 г), СбО (3,3 г), МООз (3,7 г) в агатовой ступке, Выращивание проводили в цилиндрическом платиновом тигле по методу Чохральского из расплава при скорости вращения затравки 30 об/мин и . скорости вытягивания 0,7 мм/ч, В результате получен оптически однородный монокристалл светло-зеленого цвета. Спектральной зависимости коэффициента поглощения соответствует кривая 5 (фиг.2), где видно, что значение коэффициента оптического поглощения почти на два порядка меньше, чем у нелегированного кристалла - кривая 1. Значение фоточувствительностй было на уровне темнового тока (фиг.1), т.е. почти на пять порядков меньше, чем у нелегированного образца, в интервале длин волн 0,4-0,7 мкм. Удельное сопротивление образца составляло 10 Ом см. П ри м е р. 5. Шихту, содержащую 50В 12302 о: 146,8 г В 20 з и 3,2 г 902, смешивали с компонентой А в количестве 155 г(50,8 мас.): В 20 з(147,8 г), СдО(3,4 г), МоОз5 (3,8 г) в агатовой ступке. Выращивание проводили в цилиндрическом платиновом тиглепо методу Чохральского из расплава прискорости вращения затравки 30 об/мин искорости вытягивания 0,7 мм/ч. В результа 10 те получен оптически неоднородный кристалл, с большим количеством включений,непрозрачный,Таким образом, указанный способ получения монокристаллов силиката висмута со15 структурой силленита позволяет понизитьпочти на пять порядков фоточувствительность до уровня темнового тока, при этомкристалл обладает в сто раз меньшим коэффициентом поглощения в видимой части20 спектра, также его электрооптические свойства не ухудшаются и удельное темновоесопротивление остается на уровне чистогосиликата висмута.Формула изобретения25 Способ получения монокристаллов силиката висмута ВИ 2802 о, включающий расплавление шихты, содержащей оксидвисмута (И), оксид кремния (Щ и оксиднуюдобавку и вытягивание кристалла на враща 30 ющуюсязатравку,отличающийся тем,что, с целью получения монокристаллов не фоточувствительных в диапазоне длин волн0,4-0,7 мкм, уменьшения коэффициента оптического поглощения монокристаллов при35 сохранении их электрооптических свойств,в качестве добавки используют оксиды кадмия (И), молибдена (Ч) и висмута (И 1) в количестве, соответствующем составуВ 2 СбМо 040 и берут добавку в количестве40 7,4-50 мас.,дписное открытиям при ГКНТ СССР , 4/5