Монокристалл (кристалл с единым телом) имеет однородную структуру, поэтому удобен для использования в оптике и электронике — областях, где нужно работать со светом. Например, на основе монокристаллов создают электрооптические модуляторы — устройства, контролирующие лазерное излучение с помощью электрического сигнала. Но, чтобы использовать оптические свойства этих материалов в полной мере, необходимо, чтобы они обладали высокой степенью чистоты элементов и чтобы в них не было дефектов, — поэтому изготовить подходящие зачастую оказывается непросто. Ученые Института геологии и минералогии Сибирского отделения (ИГМ СО) РАН представили новый способ изготовления сверхчистых кристаллов, которые можно будет применять в самых разных сферах.
Исходными элементами для нового кристалла послужили кадмий и теллур, заранее прошедшие тщательную очистку. Изготовление материала осуществлялось в два этапа. Сначала кадмий и теллур помещали для синтеза в двухзонную горизонтальную печь, где ключевым фактором стала разница в температурах: в горячей зоне в течение четырех часов поддерживалась температура 900–720 °C, в холодной 680–500 °C. Далее происходило получение готового кристалла из синтезированного теллурида кадмия. Материал изготавливали в специальной печи путем вертикальной кристаллизации. Таким образом удалось достичь высокой степени чистоты кристалла.
Полученный кристалл теллурида кадмия, как утверждают авторы проекта, обладает всеми необходимыми свойствами для производства электрооптических модуляторов. Во-первых, он отличается высоким оптическим пропусканием на длине волны 10,6 мкм и низкой плотностью протяженных и точечных дефектов — то есть структура кристалла практически не повреждена. Во-вторых, получаемые структуры достигают до 50 мм в длину и до 35 мм в диаметре, что для кристаллов считается большим размером.
В ИГМ СО РАН уже запатентовали разработку. Главной целью получения кристаллов называют их использование при создании электрооптических модуляторов, но их также можно будет применять в других областях оптики и электротехники, в частности, при производстве солнечных батарей.
Источники
ТАСС. В РФ получили кристалл высокой чистоты для использования в солнечных батареях
Патент на изобретение RU2838534C1 (размещен на сайте «Патентон»)
Источник изображения на превью: naturetron / фотобанк 123RF
