Способ получения стеклообразногохалькогенида мышьяка

Способ получения стеклообразногохалькогенида мышьяка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЙИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 010679 (21) 2774515/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150381. Бюллетень N9 10

Дата опубликования описания 150381 (513М. Кл

С 01 В 19/04

С 01 В 17/20

С 01 G 28/00

Государственный номитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 546.23 19=

=-546.22 19 (088.8) (72) Авторы изобретения

A,Ï. Чернов, Э.Г. Жуков, Г.3 Виноградова, .

С.А. Дембовский, В.Т. Калинников и Л.А.

Ордена Ленина Институт общей и неоргани им. Н.С. Курнакова AH СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛООБРАЗНОГО ХАЛЬКОГЕНИДА

МЬЫЬЯКА

Изобретение относится к получению стеклообразного халькогенида мышьяка, применяемого в инфракрасной оптике, полупроводниковой и лазерной технике, электрофотографии, бессеребребрянои фотографии и до.

Известен способ получения стеклообразного халькогенида мышьяка путем нагревания исходных компонентов.в вакууме при давлении 10 -10 мм рт. ст. и температуре 400-1000 С в течение

15-36 ч (11.

Недостатком данного способа является низкий выход продукта (50 г эа

15-36 ч) и опасность взрыва, связанная с применением легколетучих компонентов (мышьяк, сера, селен, теллур). Кроме того, способ не позволяет получать стеклообраэный халькогенид мышьяка высокого качества, свобод ный от примесей сероводорода и селеноводорода, что объясняется внесением воды при загрузке исходных компонентов и операциях припайки и отпайки ампул. Вода в замкнутом объеме реагирует со стеклом с образованием сероводорода или селеноводорода.

Для исключения попадания газов в исходную шихту применяют предвари тельное обезгаживание кварцевых атлпул, используемых для синтеза стеклообраэного халькогенида мышьяка, при

1100 С в вакууме. Время обработки

24 ч, охлаждение в токе аргона. .Однако интенсивность полос, обусловленных примесями сероводорода и селеноводорода, не изменяется.

Наиболее близким к предлагаемому является двухэонный способ получения стеклообраэного сульфида мышьяка в эвакуированном кварцевом контейнере, согласно которому исходные компоненны, взятые в стехиометрическои соотношении, загружают в кварцевую ампу15 лу, откачивают ампулу до 10 4ммрт.ст. и эапаивают под вакуумом. Подготовленную таким образом ампулу, помещают в вертикальнуи двухэонную печь и нагревают при слепчю а температур20 ном режиме: температура нижней эоны меняется от 400 до 900 С, температура верхней зоны составляет 350450 С. Время синтеза составляет 1012 ч. Этот метод исключает опасность взрыва и увеличивает производительность (2).

Однако недостатком этого способа является то, что стеклообраэный продукт загрязнен примесями сероводоро30 да и селеноводорода. дополнительная

812707

Величина давления хлора определяется количеством примесей халькогенводорода. При давлении хлора ниже

50 мм рт. ст. не происходит полной очистки. Верхний предел давления хлора определяется тем максимальным количеством халькогенводорода, который еще не приводит к кристаллизации стеклообразного халькогенида мышьяка.

В1- менный интервал процесса обуслов лен длительностью протекания реакции взаимодействия хлора с халькогенводородом, лимитируемой диффузией хлора в в расплав халькогенида мышьяка. Температура нижней зоны зависит от состава халькогенид(а мышьяка (400- 900 С).

Температура верхней зоны определяется давлением наиболее летучего компонента и составляет 350-450 С.

Пример 1. 387,4 г мышьяка и

612,6 r селена загружают в кварцевую ампулу диаметром 50 мм и длиной

500 мм. Ампулу откачивают до 10 мм рт. ст. з а пол няют газ ообраз ным хлором до

50 мм рт. ст. и запаивают. Температурный режим следующий: температуру нижней зоны поддерживают в течение

2 ч 500 С, после чего в течение 2 ч поднимают до 900 С. Температура верхней зоны составляет 450ОС. Общее время процесса 10 ч, Затем ампулу извлекают из печи и вскрывают. Полученный таким образом стеклообразный селенид мышьяка (AS Se ) не содержит полос поглощения йри 4,4 мкм (H

Пример 2. 2,357 кг мышьяка, 756 г серы и 1,887 кг селена загружают в кварцевую ампулу диаметром 90 мм и длиной 800 мм. Ампулу откачивают до 10 мм рт. ст., заполняют газообразным хлором до 300 мм рт. ст. и запаивают. Температурный режим следуюо щий: температура нижней эоны 400 С—

2 ч, после чего ее повышают до 900 С в течение 3 ч температура верхней зоны в течение опыта остается постоянной и составляет 350 С. Общее время процесса 12 ч. Полученный халькогенид мышьяка по данным ИК-спектроскопии не содержит примесных полос поглощения при 4 и 4,4 мкм (H

Пример 3. Состав исходной шихты и технологические параметры аналогичны приведенным в примере 1. Вместо заполнения системы газообразным хлором в контейнер помещают небольшую ампулу, содержащую 25 r СгС1З(0,5 вес.%) после чего ампулу вакуумируют до

10 "мм рт. ст. и запаивают. Полученный стеклообразный селенид мпаьяка не содержит примесных полос Н Бе (4,4 мкм).

Пример 4. Количество вводимого хлорида хрома составляет 150 r

О (3 вес.Ъ). Состав исходной шихты и технологический режим проведения процесса аналогичны приведенным в примере 2. В результате полученный про.дукт не содержит примесных полос пог5 лощения при 4 и 4,4 мкм (H S и Н Se). очистка исходных материалов и термическая обработка кварцевых ампул не приводят к получению стеклообразного халькогенида мышьяка, свободного от

Ндь и H Se.

Цель изобретения — снижение содер. жания примесей халькогенводородов в продуктах.

Эта цель достигается тем,что взаимодействие исходных компонентов (мышьяка . и халькогена) проводят в атмосфере га|1О зообразного хлора при давлении 50300 мм рт. ст. в течение 10-12 ч. В качестве источника хлора используют хлориды, разлагающиеся при нагревании с выделением хлора. .15

Сущность способа заключается в следующем.

Исходные компоненты помещают в кварцевую ампулу, которую откачивают до 10 мм рт. ст., заполняют газообразным хлором до давления 50-300 мм 20 и запаивают. Далее ампулу с шихтой загружают в вертикальную печь и нагревают в следующегл температурном режиме: температура нижней зоны, где находится исходная шихта, составляет

400-900 С, а температура верхней эоны — 350-450 С. Время проведения процесса составляет 10-12 ч, после чего ампулу извлекают из печи и вскрывают.

При температурной обработке происходит взаимодействие Cl с Н 5(Н Яе) с образованием хлористого водорода

2С 1 + 2Í S- 4НС 1+S<.

Образование хлоридов мышьяка и серы (селена) исключается из-за неус- З тойчивости их при повышенных температурах. Хлористый.водород в состав стекла не входит, о чем свидетельству. ет отсутствие в спектрах полос поглощения, вызываемых присутствиегл НС1, и остается в свободном объеме ампу- 4О лы. Стеклообразные халькогениды мышьяка, полученные предлагаемым способоМ, в.пределах чувствительности прибора

HR-20 не содержат примесей сероводорода или селеноводорода. 45

Поскольку заполнение кварцевого контейнера хлором технологически затруднено, в качестве источников хлора можно использовать хлориды элементов, которые при нагревании раэлага- 5р ются с выделением свободного хлора.

В качестве источников хлора могут быть использованы безводные Аь С13, SeC1, СиС1, CdСl, TlCl>, ЭпСlg, CrCla., РеС1а, Tic14, Sncl1 Plclg., 5 хлориды р.з.з. и др. Для избежания загрязнения продукта хлориды в количестве 0,5-3 вес.% загружают в отдельный контейнЕр, который поглещают в кварцевую ампулу с исходной шихтой.

В случае применения хлоридов элемен- Ь тов, которые являются компонентами стеклообразного халькогенида мышьяка (например, хлориды мышьяка, серы, селена), их помещают непосредственно в шихту. Ь

812.707

Составитель A. Чернов

Редактор М. Петрова Техред Т.Маточка хорректОР М. Демчик

Заказ 669/25 Тираж 505 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предложенный способ позволяет получить стеклообразный халькогенид мышь.яка высокого качества, прозрачный""в диапазоне 2-10 мкм, не содержащий примесей халькогенводорода.

Формула изобретения

1. Способ получения стеклообразного халькогенида ьышьяка нагреванием ьишьяка и халькогена в запаянном квар- п цевом контейнере, помещенном в вертикальную двухзонную печь с температурой нижней зоны 400-900 С и температурой верхней зоны 350-450"С, о т л и— а ю шийся тем, что, с целью снижения содержания примесей халькогенводородов в продукте, процесс ведут в атмосфере газообразного хлора при его давлении 50-300 мм рт. ст. в течение 10-12 ч.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве источника хлора используют хлориды, разлагающиеся при нагревании с выделением хлора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3440088, кл. 10647, 1969.

2. авторское свидетельство СССР

Р 316314, кл. С 01 В 27/00, 1969.