Выращивание монокристаллов из растворов

Выращивание кристаллов из растворов является универсальным методом, который позволяет получать соединения, образующиеся по перитектической реакции, а также образцы кристаллов веществ с различными температурами плавления. Что касается применения методов выращивания из растворов монокристаллов соединений с контролируемыми свойствами, следует брать во внимание несколько случаев:

• 1) растворителями являются вещества, которые не входят в состав выращиваемого кристалла, т. е. раствор образуется путем растворения шихты заданного состава в выбранном растворителе (например, NaCl—Н20);
• 2) растворителем является один из компонентов выращиваемого соединения (CdTe—Cd).

В первом случае выращенные кристаллы содержат в качестве примесей, включая и остаточные примеси, которые имеются во всех веществах, образующих раствор. Поэтому химическая чистота кристаллов неудовлетворительна, и каких-либо путей контроля возможных отклонений от стехиометрии нет. Во втором случае посторонние вещества отсутствуют, и чистота кристалла определяется условиями проведения технологического процесса и чистотой компонентов соединения.

Большие трудности при изготовлении монокристаллов с контролируемыми свойствами методами выращивания из расплавов вызывают высокие значения давления диссоциации многих соединений и высокие температуры плавления. Необходимость проведения процесса выращивания монокристаллов в атмосфере паров летучего компонента под постоянным и строго фиксированным давлением, а также выбор материала для изготовления контейнера для расплава является основным препятствием.

Первое затруднение преодолевают, применяя метод бестигельной плавки[10]. При создании атмосферы паров летучего компонента следует взять во внимание следующее. Весьма сложной операцией, осуществляемой косвенными методами и следовательно сопряженной с большими ошибками измерений является определение равновесных значений парциальных давлений паров при диссоциации веществ, которые плавятся при высоких температурах. Помимо этого, при изменении температуры (в простейшем случае по экспоненциальному закону), что требует очень тщательной стабилизации температуры источника расплава и паров, давление паров резко изменяется. Это верно, в случае когда при любом отклонении от условий равновесия паровой фазы с расплавом сильно диссоциирует соединение, состав расплава изменяется. Большое количество соединений имеют весьма большие отклонения от стехиометрии, а, как известно, изменение стехиометрии чистого расплава побуждает изменение состава кристалла и, следовательно, его свойств.