Российские ученые из Института геологии и минералогии СО РАН сделали значимый прорыв в создании новых монокристаллов, обладающих исключительно высокой чистотой. Эти кристаллы открывают новые горизонты для развития оптических и электронных устройств, поскольку их однородная структура идеально подходит для сложнейших технологических процессов в современной индустрии.
Идеальная чистота — ключ к передовым технологиям
Монокристаллы уже давно считаются базой для создания инновационных электронных компонентов и оптических систем, таких как электрооптические модуляторы, которые эффективно управляют лазерным излучением. Однако для реального применения материала важна не только его структура, но и максимальная степень чистоты, а также отсутствие дефектов. Именно эти параметры оказываются определяющими при работе с высокочувствительной техникой. Благодаря усилиям научной команды Института геологии и минералогии СО РАН удалось разработать уникальный способ выращивания кристаллов, который обеспечивает кристаллам выдающиеся качества чистоты и стабильности.
Особенности процесса синтеза кристалла
Новый подход к изготовлению монокристаллов основан на применении только предварительно очищенного кадмия и теллура, что исключает проникновение примесей и нежелательных включений. Сначала ученые осуществляют синтез в специальной горизонтальной двухзонной печи, где температурные зоны тщательно поддерживаются: в одной части — 900–720 °C, в другой — 680–500 °C, причем процесс продолжается не менее четырех часов. Такой температурный градиент способствует формированию предельно чистого сырья для будущего кристалла.
Далее производится этап, в ходе которого теллурид кадмия подвергается вертикальной кристаллизации. Использование современных термоконтролируемых печей позволяет контролировать структуру кристалла на всем протяжении его роста — так достигается отсутствие микроскопических дефектов. В результате образуется монокристалл внушительных размеров: до 50 мм в длину и 35 мм в диаметре, что крайне важно для промышленных и научных нужд.
Уникальные свойства кристаллов теллурида кадмия
Созданный учеными материал проявил выдающееся качество: практически полное отсутствие протяженных и точечных дефектов гарантирует стабильность его структуры на атомном уровне. Особенно приятно исследователям отметить высокое оптическое пропускание монокристаллов на длине волны 10,6 мкм, что делает их незаменимыми для работы в инфракрасном диапазоне.
Благодаря своим характеристикам, новые кристаллы предлагают широкий спектр применений. В первую очередь, они предназначены для производства электрооптических модуляторов, где требуется надежная и долговечная работа. Кроме того, такие кристаллы идеально подходят для создания различных компонентов в области оптики, электроники и даже солнечной энергетики — их можно использовать при производстве современных солнечных батарей, повышающих эффективность преобразования солнечной энергии.
Достижения и применение новой разработки
Инициатива Института геологии и минералогии СО РАН нашла высокую оценку в научном сообществе: технология уже получила патент на территории России. Это подтверждает уникальность метода и перспективность дальнейшего его внедрения. Новые кристаллы теллурида кадмия могут стать не только основой для передовых электрооптических устройств, но и открыть дорогу к созданию новых поколений фотоэлектрических элементов.
Вдохновляющие успехи российских специалистов подтверждают огромный потенциал развития отечественной науки и производства. Технологические решения, внедренные в процесс выращивания кристаллов, способны поднять на новый уровень разработки в сферах микроэлектроники, лазерной техники, телекоммуникаций и альтернативной энергетики.
Источник: scientificrussia.ru
