Получение и свойства поликристаллического сульфида цинка для ИК оптики

• Автор: Караксина, Элла Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 283 с. : ил.

1. Свойства сульфида цинка.

1.1. Физикохимические свойства.

1.2. Оптические характеристики т.

1.3. Механические свойства сульфида цинка.

1.4. Кристаллическая структура материала.

1.5. Требования к оптическим изделиям из .

2. Способы получения поликристаллического ХпЪ

в виде монолитных заготовок.

2.1. Получение сульфида цинка методом сублимации.

2.2. Метод горячего прессования порошка.

2.3. Метод химического осаждения из газовой фазы СУИ.

3. Состав, структура и свойства сульфида цинка, полученного различными методами.
3.1. Примеси в и их влияние на оптические и
механические свойства материала.
3.2. Собственные дефекты в сульфиде цинка.
3.3. Особенности кристаллической структуры . Связь
структуры и оптикомеханических свойств материала.
3.4. Механические свойства в зависимости от условий
получения.
4. Высокотемпературная газостатическая обработка сульфида цинка
для улучшения оптических характеристик материала.
ГЛАВА 2. Получение сульфида цинка химическим газофазным осаждением по реакции паров цинка с сероводородом.
2.1. Схема установки и методика проведения экспериментов.
2.2. Исходные реагенты для синтеза по реакции паров цинка
и сероводорода.
2.3. Очитка газаносителя.
2.4. Содержание микропримесей в .
2.5. Газодинамические режимы процесса осаждения .
ГЛАВА 3. Термодинамика и кинетика процесса осаждения
сульфида цинка из газовой фазы.
3.1. Термодинамический анализ процесса осаждения по
реакции цинка с сероводородом.
3.2. Кинетические закономерности осаждения
поликристаллического .
3.2.1. Зависимость скорости осаждения от условий
СУО процесса.
3.2.2. Определение константы скорости осаждения твердой фазы и коэффициента массопереноса в газовой фазе из зависимости
толщины и состава осадков от координаты реактора.
3.2.3. Влияние параметров газофазного осаждения на механизм формирования пол и кристаллических слоев .
3.3. Характеристика морфологии осадков сульфида цинка.
ГЛАВА 4. Высокотемпературное газостатическое прессование поликристаллического 2п8.
4.1. Экспериментальное оборудование и методика проведения
процесса прессования.
4.2. Рекристаллизация при газостатической обработке. Влияние условий НР процесса на структуру поликристаллов.
4.3. Влияние параметров прессования на оптические свойства .
4.4. Механизмы уплотнения при газостатической обработке.
ГЛАВА 5. Состав, структура, оптические и механические
свойства сульфида цинка.
5.1. Собственные дефекты в . Влияние газостатической
обработки на стехиометрию состава кристаллов.
5.2. Влияние примесей на оптическое поглощение материала.
5.3. Кристаллическая структура .
5.3.1. Средний размер зерна поликристаллов.
5.3.2. Внутризеренная структура кристаллов.
5.3.3. Неоднородность размера зерна по координатам реактора.
5.3.4. Фазовый состав, текстура .
5.4. Механические свойства образцов до и после газостатического прессования.
5.4.1. Микротвердость, пластичность, трещиностойкость
пол и кристаллического гпБ.
5.4.2. Модули упругости сульфида цинка.
5.5. Влияние газостатической обработки на упругие и оптические характеристики пол и кристаллического сульфида цинка.
ГЛАВА 6. Рассеяние излучения в видимой области спектра.
6.1. Поры в сульфиде цинка. Механизмы образования пор, взаимосвязь структуры и пористости материала.
6.2. Определение пористости образцов методом гидростатического взвешивания. Зависимость пористости материала от условий осаждения.
6.3. Определение размеров и концентрации пор в методом лазерной ультрамикроскопии. Влияние условий СУГ процесса на размеры рассеивающих неоднородностей.
6.4. Оценка размеров оптических дефектов на основе спектральной зависимости пропускания сульфида цинка.
6.5. Связь кристаллической структуры и рассеяния излучения в видимой области спектра.
Оптимизация параметров процессов химического
газофазного осаждения и газостатического прессования .
Заключение.
Выводы.
Литература


В работе было высказано предположение, что при образовании собственных точечных дефектов или введении примесей в 7п перестройка кубической структуры в гексагональную связана с образованием значительных концентраций дефектов упаковки, упорядочение которых может давать гексагональные структуры. Повидимому, имеет место мартенситный тип превращения сфалерит вюрцит. Мартенситный переход относится к бездиффузионным превращениям. С накоплением деформаций мартенситный переход происходит в некотором интервале температур со скоростью звука и не требует термической активации. Образовавшаяся фаза имеет более низкую свободную энергию. По мнению авторов 5 причиной такого превращения в при легировании или отклонении от стехиометрии являются направленные деформации в структуре сфалерита. Рис. Период повторяемости отражает символика ЗС и 2Н, принятая, соответственно, для кубической и гексагональной решеток. Политипные формы характеризуются большим периодом повторяемости 4Н, 6Н, 8Н и т. Низшие политипы относятся к гексагональной сингонии. ЗС. В связи с этим политипы могут быть охарактеризованы процентом гексагональности, который составит для 2Н 0, 4Н , 6Н . Наиболее характерным типом структурных дефектов 2г8 являются ошибки наложения плотнейшей упаковки или ООО 1 чу. По сравнению с другими полупроводниковыми соединениями энергия образования этих дефектов в 2пБ уникально мала меньше 6 мДжм2 рис. В связи с этим практически невозможно получить совершенный, бездефектный кристалл какимлибо методом. Рис. Энергия образования дефектов упаковки Г для ряда соединений, охарактеризованных индексом эффективного заряда б. Ошибки в наложении слоев часто называют дефектами упаковки. Как видно из рис. В кристаллографии дефекты упаковки типа б и в классифицируются как деформационные, а тип а как двойниковые. Как показано далее, для сульфида цинка последний тип дефектов упаковки наиболее характерен. Тег
1 1 и
1. Требования к оптическим изделиям из . Как видно из табл. ИК диапазона, ни один из известных материалов в полной мере не удовлетворяет этим требованиям. Так, например, щелочногалоидные кристаллы, хотя и обладают значительной прочностью, минимальной чувствительностью к температуре и низкими коэффициентами поглощения в ИК диапазоне, являются в то же время мягкими, водорастворимыми и чувствительными к термическим ударам. Германий обладает превосходными механическими свойствами, однако не годится для использования там, где возможен аэродинамический нагрев, поскольку при температурах выше комнатной наблюдается дополнительное поглощение на свободных носителях заряда. Превосходными характеристиками обладает алмаз, однако ясно, что его использование ограничивается возможностью получения заготовок больших размеров. Среди материалов, пригодных для изготовления оптических элементов видимого и ПК диапазона, наиболее перспективными являются селенид и сульфид цинка. Немаловажным фактором является и возможность получения заготовок больших размеров при относительно невысокой стоимости. В настоящее время значительная часть производимого за рубежом используется для изготовления защитных окон так называемых I систем i I, устанавливаемых на аэро и космических аппаратах. При этом характеристики окна должны соответствовать выше перечисленным требованиям. Рассмотрим более конкретно зависимость свойств в качестве материала окна от внешних воздействий аэродинамического давления, нагрева и частиц окружающей среды. Устойчивость окна к температурному воздействию. Аэродинамическое воздействие на окна с большой апертурой, используемые в оборудовании высокоскоростных летательных аппаратов, как правило, приводит к деградации отношения сигналшум. Это, в свою очередь, является результатом поглощения проходящего излучения материалом окна и или увеличением квантового шума, генерируемого материалом. На рис. Видно, что выше 9. Как следует из рис. Зависимость поглощения от температуры близка к экспоненциальной, что характерно для многофононных процессов. В области . Таким образом, при нагреве окна из до 0 С существенного поглощения излучения материалом окна не наблюдается.