Kristallarının sintezi, monokristalarının yetişdirilmə texnologiyası

TlInSe₂-TlGaSe₂ və TlInTe₂-TlGaTe₂ kristallarının
sintezi, monokristalarının yetişdirilmə texnologiyası


birləşmələrinin və onların əsasında bərk məhlulların alınması zamanı istifadə olunan elementlərin təmizlik dərəcəsi aşağıdakı kimi olmuşdur: tallium Tl-000(999.7), indium In-000(999.7), Selen Se-XT-16-4(9999.16) və qallium Ga-000, Te - tərkibində aşkarların miqdarı: Se-0.01, Cu<0.001, Pb<0.001, S<0.05, Na<0.001, Si<0.001, Al<0.001, Fe<0.001, Ag<0.001.
Sintez 0.0133 Pa qədər havası sorulmuş ərinmiş kvarsdan hazırlanan ampulalarda aparılmışdır. Ampulalar K₂Cr₂O₇-nin H₂SO₄-də məhlulu və ya 3HCl+HNO₃ qarışığı ilə doldurulduqdan sonra 2-3 saat saxlanılır. Sonra ampulalar bir neçə dəfə distilə olunmuş su ilə yuyulur və vakuum şkafında qurudulur.
Stexiometriyaya uyğun çəkilmiş komponentlər ampulaya doldurularaq ağzı bağlandıqdan sonra temperaturları tərkibdən asılı olaraq 6-8 dər/dəq sürətlə 780-800⁰ S -yə qədər qaldırılır. Bu prosesin termoqramması NTR-70 pirometri ilə yazılır. Alınmış əyrilərin analizi göstərir ki, Tl+Ga+Se qarışığında reaksiya 250-300⁰ S temperaturunda, Tl+In+Se qarışığında isə 300-350⁰ S intervalında böyük miqdarda istilik ayrılması ilə baş verir. Ampulaların partlayışının qarşısını almaq üçün nümunələr aşağıdakı rejim üzrə sintez edilmişdir. Əvvəlcə 3-5dər/dəq sürətlə 300-350⁰S -yə qədər qızdırılır. Bu temperaturda periodik olaraq qarışdırmaqla 2 saat saxlanılır. Bundan sonra temperatur ərintinin tam əriməsinə nail olana qədər 5-6 dər/dəq sürətlə artırılır. Ərinti sobada homogenləşməni təmin etmək üçün həmin temperaturda 1.5-2 saat saxlanılır və bu prosesdən sonra ampula otaq temperaturuna qədər soyudulur. -nin və onun əsasında bərk məhlulların böyük (50-60 qram) miqdarda kristallarını almaq üçün 2 zonalı sobadan istifadə edilmişdir. Bu zonaların birində əvvəlki rejimə riayət edilmiş, 2-ci zonada selen buxarının kondensasiyasına nail olmaq üçün temperatur 230-250⁰S olmuşdur. Çünki, asanlıqla uça bilən selen və qalliumun buxarlarının təzyiqinin çox böyük olması, temperatur qradienti böyük olduqda birləşməsinin qeyri bircinsliklərinə səbəb ola bilir.
Mövcud ədəbiyyat məlumatlarının ətraflı təhlili və çoxsaylı eksperimentlərlə müəyyən etmişik ki, tədqiqat obyektləri olan ( )- monokristallarının yetişdirilməsi üçün zona əritmə və Bricmen – Stokbarqer üsulları əlverişlidir.
Zona əritmə üsulu ilə Monokristalları yetişdirmək üçün əvvəlcədən sintez edilmiş qarışıq yüksək dərəcədə təmizlənmiş və 0.01Pa-a qədər havası sorulmuş kvars ampulaya doldurularaq yenidən əridilir. Bundan sonra xüsusi qurğunun köməyilə monokristalların yetişdirilməsi həyata keçirilir.
Bu üsulun effektivliyi aşağıdakılarla əlaqədardır: , , və kristalları kifayət qədər termik dayanıqlıdırlar, ərimə nöqtəsində nisbətən kiçik buxar təzyiqinə malikdirlər, maye fazada yaxşı həll olan aşqarlara, müsbət istidən genişlənmə əmsalına malikdirlər və orta temperaturlarda əriyirlər.
Böyük ölçülü monokristallar Bricmen - Stokbarqer üsulu ilə, yetişdirilmişdir.
Monokristallar ərimiş zonanın həm üfüqi, həm də şaquli yerdəyişməsi ilə yetişdirilmişdir. Kristalların yetişdirilməsi 0.133 Pa vakuum şəraitində, ağzı bağlanmış kvars ampulalarda aparılmışdır. Ərimiş zonaların uzunluğu tərkibdən asılı olaraq, 5-15 mm-ə qədər olur və ampula, yenə də tərkibdən asılı olaraq, 6 20 mm/saat sürətlə hərəkət etdirilmişdir. Zonanı keçmə sayı 4-dən 30 -a qədər dəyişmişdir. Spektral analizin nəticələrinə uyğun olaraq birtərəfli çoxsaylı zona əritməsi zamanı bütün nəzarət oluna bilməyən aşqar atomları külçənin uclarında toplanırlar. - nin və onun əsasında bərk məhlulların qeyd olunan üsulla alınmış monokristalları düzbucaqlı paralelepiped formasında olub, təbəqələrə ayrıla bilir. Lakin sonrakı analizlər göstərdi ki, həmin paralepipedlərin sərhədləri bu birləşmənin tetraqonal qəfəsinin yan müstəvilərinə uyğun gəlmir. Yəni, kristalların təbəqələrə ayrılması tetraqonal elementar qəfəslərin dioqanalları üzrə olur.