Специалисты Института геологии и минералогии Сибирского отделения РАН добились значительного технологического прорыва, разработав инновационный способ получения сверхчистых монокристаллов теллурида кадмия. Эти материалы отличаются высокой однородностью и почти полным отсутствием дефектов, что делает их незаменимыми в современных областях электроники и оптических технологий. Новый кристалл уже продемонстрировал впечатляющие свойства, открывая перед отечественной наукой и промышленностью оптимистичные горизонты для развития.
Уникальность монокристаллов для оптики и электроники
Монокристаллы характеризуются структурной однородностью, что особенно важно для приборов, взаимодействующих со световыми потоками. Такие материалы широко применяются при создании электрооптических модуляторов — устройств, способных ускоренно и эффективно управлять лазерным излучением под воздействием электрического сигнала. Однако получить кристаллы заданного качества и чистоты ранее было серьёзной научной задачей: малейшие примеси и дефекты способны испортить оптические и электрические свойства материала. Результаты работы научной команды Института геологии и минералогии СО РАН существенно изменяют ситуацию благодаря новому методу роста кристалла.
Этапы и технология выращивания чистейших кристаллов
Для получения уникального кристалла использовались кадмий и теллур, предварительно прошедшие поэтапную очистку от примесей. Технологический процесс включал два ключевых шага. Сначала вещества помещались в горизонтальную двухзонную печь, где устанавливалась тщательно контролируемая температурная граница: горячая зона поддерживалась на уровне 900–720 °C, а холодная — 680–500 °C. В подобных условиях элементы взаимодействовали, что приводило к эффективному синтезу теллурида кадмия. Далее материал помещался в особую вертикальную высокотемпературную камеру, где происходила ступенчатая кристаллизация. Такой метод гарантировал максимальную чистоту формируемого монокристалла, а также обеспечивал его крупные размеры и хорошую однородность структуры.
Выдающиеся свойства новых монокристаллов теллурида кадмия
Полученные в лаборатории ИГМ СО РАН монокристаллы теллурида кадмия демонстрируют исключительные показатели для применения в электрооптических модуляторах и других современных приборах. Новые кристаллы превосходят аналоги по основным техническим характеристикам: высокое оптическое пропускание в инфракрасной области спектра (на длине волны 10,6 мкм), минимальное содержание протяжённых и точечных дефектов, а также монолитность и солидные размеры — до 50 мм по длине и 35 мм в диаметре. Эти параметры позволяют использовать материал при производстве высокоточного современного оборудования, что особенно важно для оборонной, космической и энергетической отраслей.
Перспективы применения и вклад в развитие отрасли
Появление уникального материала уже получило правовую защиту — на разработку оформлен патент. Основное направление использования сверхчистых кристаллов — создание высокоэффективных электрооптических модуляторов. Вместе с тем, их сфера применения гораздо шире: теллурид кадмия востребован в солнечной энергетике (в изготовлении солнечных батарей), информационных технологиях и системах передачи данных, лазерных и инфракрасных детекторах, а также различных приборах учета и контроля. Прорыв российских учёных вдохновляет на дальнейшие эксперименты и разработки — новые кристаллы могут стать базой для современных технологий будущего.
Инновации для новых поколений технологий
Разработка Института геологии и минералогии СО РАН не только подтверждает высокий научный потенциал отечественной школы, но и значительно укрепляет позиции России в сфере передовых технологических решений. Сверхчистые монокристаллы теллурида кадмия откроют дополнительные возможности для создания энергосберегающих и надёжных электронных устройств, сделают оптические приборы более точными и долговечными. Можно уверенно сказать, что применение таких кристаллов станет основой роста и модернизации ряда стратегических отраслей промышленности и научных исследований на благо общества.
Источник: scientificrussia.ru
