Подготовка экспериментов по выращиванию кристаллов теллурида цинка–кадмия в условиях микрогравитации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Кристаллы Cd1–xZnxTe необходимы для производства детекторов ионизирующих излучений, широко применяемых в науке, технике, медицине и других областях. В процессе выращивания кристаллов, вследствие напряжений при кристаллизации, возникают ростовые дислокации, образуются малоугловые границы. Типичной проблемой при выращивании из расплава кристаллов тройных соединений Cd–Zn–Te является наличие включений теллура, снижающих эффективность работы детекторов. Условия микрогравитации предоставляют уникальные возможности для выращивания высококачественных кристаллов за счет отсутствия конвекции, более равновесного перемешивания расплава, уменьшения внутренних напряжений. Поскольку свойства таких кристаллов сильно зависят от условий получения, требуются затравки и питающий слиток с заданными составами и структурой. Для проведения космического эксперимента подготовлены ампулы с материалами двух составов. Получены кристаллы для загрузок двух составов Cd0.96Zn0.04Te и Cd0.9Zn0.1Te, состоящие из ориентированной затравки, растворителя и питающего слитка, однофазные, монокристаллические, выбранной ориентации, с малой плотностью дислокаций, отвечающие необходимым требованиям для выращивания кристаллов CZT в условиях микрогравитации. Ампулы с материалами отправлены на МКС для выращивания в условиях микрогравитации на ростовом оборудовании, уже установленном в модуле “Наука”.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Ажгалиева

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: azhgalieva@issp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Е. Б. Борисенко

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Email: borisenk@issp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Д. Н. Борисенко

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Email: azhgalieva@issp.ac.ru
Россия, Черноголовка

А. Е. Бурмистров

Научно-исследовательский институт стартовых комплексов им. В.П. Бармина

Email: azhgalieva@issp.ac.ru
Россия, Москва

Н. Н. Колесников

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Email: azhgalieva@issp.ac.ru
Россия, Черноголовка

А. В. Тимонина

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Email: azhgalieva@issp.ac.ru
Россия, Черноголовка

А. С. Сенченков

Научно-исследовательский институт стартовых комплексов им. В.П. Бармина

Email: azhgalieva@issp.ac.ru
Россия, Москва

Т. Н. Фурсова

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Email: azhgalieva@issp.ac.ru
Россия, Черноголовка

О. Ф. Шахлевич

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Email: azhgalieva@issp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Xu Y.D., Jie W.Q., He Y.H., Guo R.R., Tao W.A.N.G., Zha G.Q. // Prog. Nat. Sci.: Mater. Int. 2011. V. 21. P. 66.
  2. Roy U.N., Camarda G.S., Cui Y., Gul R, Yang G., Zazvorka J., Dedic V., Franc J., James R.B. // Sci. Rep. 2019. V. 9. Р. 7303. https://www.doi.org/10.1038/s41598-019-43778-3
  3. Auricchio N., Marchini L., Caroli E., Cola A., Farella I., Donati A., Zappettini A. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2011. V. 58. Iss. 2. P. 552. https://www.doi.org/10.1109/TNS.2010.2103324
  4. Davydov L., Fochuk P., Zakharchenko A., Kutny V., Rybka A., Kovalenko N., Sulima S., Terzin I., Gerasimenko A., Kosmyna M., Sklyarchuk V., Kopach O., Panchuk O., Pudov A., Bolotnikov A.E., James R.B. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2015. V. 62. № 4. Р. 1779. https://www.doi.org/10.1109/TNS.2015.2448939
  5. Egarievwe S.U., Yang G., Egarievwe A.A., Okwechime I.O., Gray J., Hales Z.M., Hossain A., Camarda G.S., Bolotnikov A.E., James R.B. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 2015. V. 784. P. 51. https://www.doi.org/10.1016/j.nima.2015.02.006
  6. Schlesinger T.E., Brunett B., Yao H., Vanscyoc J.M., James R.B., Egarievwe S.U., Chattopadhyay K., Ma X.-Y., Burger A., Giles N., El-Hanany U., Shahar A., Tsigelman A. // J. Electronic Mater. 1999. V. 28. № 6. P. 864. https://www.doi.org/10.1007/s11664-999-0085-z
  7. Sordo S.D., Abbene L., Caroli E., Mancini A.M., Zappettini A., Ubertini P. // Sensors. 2009. V. 9 № 5. P. 3491. https://www.doi.org/10.3390/s90503491
  8. Roy U.N., Burger A., James R.B. // J. Crystal Growth. 2013. V. 379. P. 57. https://www.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2012.11.047
  9. Hawkins S.A., Villa-Aleman E., Duff M.C., Hunter D.B., Burger A., Groza M., Buliga V., Black D.R. // J. Electronic Mater. 2008. V. 37. № 9. P. 1438.
  10. Павлюк М.Д. Детекторные кристаллы на основе CdTe и Cd1-xZnxTe для прямого счета рентгеновских и гамма – квантов: Дисс. канд. физико-математических наук: 01.04.07. Москва: ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” РАН, 2020.153 с.
  11. Sato K., Seki Y., Matsuda Y., Oda O. // J. Crystal Growth. 1999. V. 197. № 3. P. 413. https://www.doi.org/10.1016/S0022-0248(98)00739-8
  12. Verger L., Drezet A., Gros d’Aillon E., Mestais C., Monnet O., Montеmont G., Dierre F., Peyret O. New perspectives in gamma-ray imaging with CdZnTe/CdTe. // IEEE Symposium Conf. Record Nucl. Sci. 2005. 16–22 October 2004, Rome, Italy. https://www.doi.org/10.1109/NSSMIC.2004.1462721
  13. Пряникова Е.В., Мирофянченко А.Е., Смирнова Н.А, Силина А.А., Бурлаков И.Д., Гришечкин М.Б., Денисов И.А, Шматов Н.И. // Прикладная физика. 2016. № 2. С. 82.
  14. Triboulet R., Tromson-Carli A., Lorans D., Nguyen Duy T. // J. Electronic Mat. 1993. V. 22. № 8. P. 827. https://www.doi.org/10.1007/BF02817493
  15. Hew N., Spagnoli D., Faraone L. // ACS Appl. Electron. Mater. 2021. V. three. № 11. P. 5102. https://www.doi.org/10.1021/acsaelm.1c00835
  16. Borisenko E.B., Kolesnikov N.N., Senchenkov A.S., Fiederle M. // J. Crystal Growth. 2017. V. 457. P. 262. https://www.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2016.08.063
  17. Kolesnikov N.N., James R.B., Berzigiarova N.S., Kulakov M.P. HPVB and HPVZM growth of CdZnTe, CdSe, and ZnSe crystals. // X-ray and Gamma-ray Detectors and Applications IV. Proc. SPIE. San-Diego, December 2002. V. 4787. P. 93.
  18. Левченко А.А., Колесников Н.Н., Борисенко Д.Н. Ампула для выращивания кристаллов в условиях микрогравитации: пат. на изобретение 2547758 РФ. № 2014105414/05; заявл. 13.02.14; опубл. 10.04.15, Бюл. № 10. 4 с.
  19. Weinstein M., Wolff G.A., Da B.N. // J. Appl. Phys. Lett. 1965. V. 6. № 4. P. 73. https://www.doi.org/10.1063/1.1754172
  20. Kulakov M.P., Balyakina V. // J. Сrystal Growth. 1991. V. 113. № 3–4, P. 653. https://www.doi.org/10.1016/0022-0248(91)90101-A
  21. Hossain A., Bolotnikov A.E., Camarda G.S., Cui Y, Yang G., James R.B. // J. Crystal Growth. 2008. V. 310. № 21. P. 4493. https://www.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2008.07.088

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Лауэграмма образца состава Cd0.96Zn0.04Te

Скачать (214KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Ампула для выращивания кристаллов в условиях микрогравитации: а) – сборочный чертеж: 1 – ампула, 2 – затравка, 3 – зона растворителя, 4 – питающий слиток, 5 – вставка, 6 – пружина, 7 – наполнитель, 8 – пробка; б) – общий вид с загрузкой после сборки и герметизации

Скачать (454KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результаты рентгенофазового анализа образца состава Cd0.96Zn0.04Te

Скачать (244KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Осевое распределение компонентов кристалла состава Cd0.9Zn0.1Te по данным рентгеноспектрального анализа

Скачать (162KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры пропускания образцов состава Cd0.9Zn0.1Te (а) и Cd0.96Zn0.04Te (б) в видимом диапазоне: резкое изменение пропускания происходит при длине волны излучения 790 и 817 нм соответственно

Скачать (277KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024