155957. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cink és kadmiumkalkogenid kristályok előállítására
3 155957 4 Megállapítottuk, hogy ha az eddig használt, sztöchiometriai arány tekintetében rosszul definiált vegyületek helyett a pontosan adagolható alkotó elemeket visszük be a íómolvadéklba, úgyhogy azok az olvadékban egyesülnek a megfelelő cink-, illetve kadmiumkalk ogenidokká, akkor sztöchiometriailag jól definiált, igen nagy mértékben szennyezésmentes kristályokat kapunk reprodukálható módon. Általában úgy járunk el, hogy a cink- és kadmiumkalkogenidokat oldó, 400 C° alatt olvadó fémet, előnyösen galliumot, indiumot, talliumot, ónt, ólmot, bizmutot vagy ezek közül kettőt vagy többet tartalmazó keveréket, a cinket vagy a kadmiumot és a ként, szelént vagy tellurt vákuumban vagy inert gázban (például evakuált kvarcampullában) 400—800 C°-ra hevítjük, majd a keletkezett cink- vagy kadmiumkalkogenid feloldása céljából a hőmérsékletet addig növeljük, amíg homogén oldat nem keletkezik, majd az olvadék hőmérsékletét lassú ütemben csökkentve a kalkogenidet kikristályosítjuk, a kristályokat az olvadéktól ismert módon, célszerűen szűréssel elkülönítjük, és higanyos mosással tisztítjuk. A találmány szerinti eljárás alkalmas nemcsak tiszta, hanem aktivált (homogénen szenynyezett) kristályok növesztésére is oly módon, hogy a kiindulási keverékbe olvasztás előtt kellő (kísérletileg meghatározott) mennyiségű aktivátort, például rezet, ezüstöt, aranyat juttatunk. Az előállított kalkogenid mennyisége az olvadékban oldhatóságától függően 2 és 20 mól 9/o között lehet. A kalkogenidet oldva tartalmazó olvadék lehűtésének előnyös üteme 15— 50 C° óránként. A következő példákban szemléltetjük az eljárást, anélkül, hogy a találmány terjedelmét ezekre kívánnánk korlátozni. 1. példa: 99,999% tisztaságú kiindulási anyagokat, 16,4 g galliumot, 0,4225 g cinket és 0,5475 g szelént bemérünk egy kvarcampullába, az ampullát 10-4 torr nyomásig evakuáljuk, és leforrasztjuk. A kvarcampullát 500 C°-ra, majd attól kezdve 3 óra alatt egyenletes ütemben 800 C°-ra, végül a keletkezett cinkszelenidnek a gaüiumbain való feloldására 1OO0 C°-ra hevítjük, és eközben a keveredés előmozdítására vibráltatjuk. Ezután az ampullát óránként 30 C° ütemben 400—500 C-ra hűtjük. Eközben a cinkszelenid az olvadékból 0,5 x 10 x 5 mm legnagyobb méretű lemezkék alakjában kikristályosodik. Az olvadékot jénai üvegszűrőn átszűrve a kristályokat elkülönítjük, és lehűlésük után higannyal mossuk. 2. példa: 99,999% tisztaságú kiindulási anyagokat, 20 g indiumot, 0,3757 g cinket, 0,1845 g ként és 0,1 g rezet bemérünk egy kvarcampullába, az ampullát lO-4 torr nyomásig evakuáljuk, és leforrasztjuk. A kvarcampullát vibráltatása közben 400 C°-ra, majd attól kezdve 3 óra alatt egyenletes ütemben 750 C°-ra, végül a keletkezett cinkszulfid feloldására 1200 C°-ra hevítjük. Ezután az ampullát óránként 30 C° ütemben lehűtjük. A rézzel aktivált cinkszulfid az olvadékból 0,2 x 5 x 10 mm legnagyobb méretű lemezkék alakjában kristályosodik ki. A továbbiakban az 1. példában leírt módon járunk el. A szűrést 160 C° fölött végezzük. 3. példa: 99,999% tisztaságú kiindulási anyagokat, 19 g galliumot, 0,5601 g kadmiumot és 0,6360 g tallűrt bemérünk egy kvarcampullába, az ampullát 10~/l torr nyomásig evakuáljuk, és leforrasztjuk. A kvarcampullát 600 C°-ra, majd attól kezdve 2 óra alatt egyenletes ütemben 800 C°^ra, végül a keletkezett kadmiumtellurid feloldására 1100 C°-ra hevítjük, majd óránként 40 C° ütemben lehűtjük. A galliumból a kadmiumtellurid kb. 0,3 x 5 x 10 mm legnagyobb méretű kristálylemezkék alakjában válik ki. A továbbiakban az 1. példában leírt módon járunk el. Szabadalmi igénypontok: 1. Eljárás cink- és kadmiumkalkogenid kristályok előállítására elemeikből oxigénmentes térben, előnyösen vákuumban, fémolvadékban való reagáltatással, majd kristályosítással azzal jellemezve, hogy cink vagy kadmium és kén, szelén vagy tellur sztöchiometrikus keverékét és a terméket oldó, 400 C° alatt olvadó fémet vagy e fémek közül kettőnek vagy többnek a keverékét és adott esetben aktivátor okát a férnék olvadáspontja fölé, majd a keletkezett cink-, illetve kadmiumkalkogenidnek a fémben való teljes feloldódásáig hevítjük, végül az olvadékot lehűtjük, és a kikristályosodott kalkogenidot a fémolvadéktól elkülönítjük. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítás! módja azzal jellemezve, hogy a cink vagy kadmium és a kalkogén elem együttes mennyisége a felhevített anyagnak 4—40 atom%^a. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítás! módja azzal jellemezve, hogy aktivátorként mangánt és/vagy egy ritkaföldfémet alkalmazunk, összesen a felhevített anyag 0,01—2%-ának megfelelő arányban. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
