Вміст основних домішок в очищеному телурі [58]

Марка і метод обробки	Домішкові елементи і їх вміст, 10-3 мас.%
	As	Fe	Si	As	Sn	Sb	Bi	Pb	Cl	J	Se
Т-А1 Стан постачання Дистиляція у вакуумі Обробка у водні	40 0,6 0,09	2,0 0,3 0,05	1,0 0,9 0,1	1,0 0,1 0,1	3,0 0,1 0,05	2,0 0,1 0,05	1,0 0,1 0,02	1,0 0,1 0,01	30 0,1 0,01	30 0,1 0,01	0,7 0,7 0,1
Т-ВЧ Стан постачання	0,1	0,1	0,1	0,02	0,02	0,02	0,02	0,01	0,01	0,01	0,05

2.2. Синтез сплавів.

При синтезі халькогенідів необхідно враховувати високу леткість компонентів і самих сполук, які помітно дисоціюють при температурі плавлення і вступають у взаємодію з киснем повітря і деякими іншими елементами матеріалів, що знаходяться в контакті з парами або розплавом. Найпростішим методом синтезу, що забезпечує збереження сполуки, є пряме сплавляння компонентів у запаяних кварцових ампулах. Ампули, зручної для завантаження, відкачки і герметизації форми, миють кислотами, дистильованою водою, сушать при Т = 400-500 К і прожарюють при тиску 10 Па і температурі 1350-1450 К. Завантаження починають звичайно з більш легких елементів, хоча за наявності умов для перемішування розплаву послідовність завантаження ампули не має принципового значення. З огляду на високу пружність парів халькогену, ампули заповнюють не більше, ніж на половину об’єму. Відкачують ампулу з наважками до тиску р₀ = 0,1-0,5 Па і прогрівають до температури не вище 550 К для видалення домішкових газів. Концентрація кисню при цьому виявляється на кілька порядків нижче за оптимальну концентрацію носіїв заряду.

При синтезі телуридів нагрівання здійснюють зі швидкістю біля v_Т = 0,03 К/с, занурюючи запаяну ампулу в розігріту піч. Синтез середньотемпературних сплавів на основі плюмбум телуриду звичайно проводять при температурі 1000-1100 К. Для запобігання переконденсації, ампули розташовують цілком в ізотермічній ділянці печі, а перемішування розплаву здійснюють погойдуванням або струшуванням. Розроблено коливальні печі для синтезу [63]. Гарні результати отримано при вібраційному перемішуванні з частотою 50 Гц тривалістю процесу біля години. Зі збільшенням часу перемішування і з перегрівом розплаву зменшується число випадкових зародків, що важливо для наступної перекристалізації з метою отримання монокристалів. Якщо надалі сплав піддається металокерамічному переділу, то тривалість процесу можна значно скоротити, підвищуючи інтенсивність перемішування.

Ампули для дистиляції нами піддавалися детальній очистці, яка складалася із наступних етапів [40, 64, 65, 42, 66]: промивання ампули сумішшю HNO₃:H₂SO₄:H₂O (співвідношення компонентів 2:3:5) протягом 30 хв; промивання дистильованою водою (10 хв); 15-и хвилинне промивання 30 % розчином перекису водню з метою очищення від залишків кислот; багатократне промивання дистильованою водою; пропарювання у парах бідистилята (10-15 хв); сушіння в печі при Т=425-475 К.

Синтез сплавів проводили в ампулах діаметром до 13 мм і довжиною 13-17 см, виготовлених із високо чистого кварцу. Кінець ампули мав форму капіляра для збільшення ймовірності росту лише одного центра кристалізації [63]. У приготовлену таким чином ампулу завантажували вихідні компоненти (маса – 40-60 г, об’єм ~ 2/3 об’єму ампули). Зважування проводили на аналітичних терезах ВЛР-200 з точністю до 5·10^-5 г. Далі ампулу відкачували до 10^-5-10^-6 мм.рт.ст., запаювали і поміщали у піч, температура якої повільно (для попередження вибуху S, Se чи Te) піднімалась на 40-60 градусів вище температури солідуса (до 960-1150⁰С, залежно до складу вихідної речовини). Режими синтезу і гомонізації сплавів конкретизовано у відповідних розділах дисертації.