Монокристаллическая структура, представляющая собой единое целое, обеспечивает однородность материала, что делает его пригодным для применения в оптике и электронике – областях, связанных с работой со светом. Так, на основе монокристаллов создают электрооптические модуляторы, устройства, которые управляют лазерным излучением посредством электрического сигнала. Однако для реализации всего потенциала оптических свойств этих материалов требуется высокая степень чистоты и отсутствие дефектов, что делает их производство непростой задачей. Специалисты Института геологии и минералогии Сибирского отделения Российской академии наук (ИГМ СО РАН) разработали инновационный метод изготовления сверхчистых кристаллов, которые смогут найти применение в широком спектре направлений.
Для создания нового кристалла в качестве исходных веществ были использованы кадмий и теллур, предварительно очищенные. Процесс изготовления материала состоял из двух этапов. На первом этапе кадмий и теллур помещались в двухзонную горизонтальную печь для синтеза, где критическим параметром была разница температур: в течение четырех часов в горячей зоне поддерживалась температура 900–720 °C, а в холодной – 680–500 °C. Затем из полученного теллурида кадмия формировался готовый кристалл. Материал выращивался в специальной печи методом вертикальной кристаллизации, что позволило добиться высокой степени чистоты.
Авторы проекта утверждают, что полученный кристалл теллурида кадмия обладает всеми требуемыми характеристиками для изготовления электрооптических модуляторов. В частности, он демонстрирует высокое оптическое пропускание на длине волны 10,6 мкм и отличается низким содержанием протяженных и точечных дефектов, что указывает на практически безупречную структуру. Кроме того, создаваемые структуры могут достигать 50 мм в длину и 35 мм в диаметре, что является значительным размером для кристаллов.
Разработка уже запатентована в Институте геологии и минералогии СО РАН. Кристаллы планируется использовать для создания электрооптических модуляторов, однако их применение возможно и в других сферах оптики и электротехники, например, при изготовлении солнечных батарей.
Источники
ТАСС. В Российской Федерации получен кристалл с высокой степенью очистки, предназначенный для применения в солнечных батареях
Патент на изобретение RU2838534C1 (размещен на сайте «Патентон»)