оптический способ контроля качества кристаллов со структурой граната

Формула изобретения

Оптический способ контроля качества кристаллов со структурой граната, включающий регистрацию их спектров пропускания и анализ спектрального положения пиков поглощения, отличающийся тем, что спектры пропускания партии пластин-подложек на основе галлиевых гранатов регистрируются в диапазоне 36000 8000 см^-1, а об их непригодности для наращивания эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок, работающих в полях ионизирующих излучений, судят по наличию в спектрах пропускания полосы поглощения в области 35500 25000 см^-1 с максимумом при 29000 см^-1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к физике твердого тела, в частности к оптической спектрофотометрии, и может быть использовано при отборе подложек для наращивания эпитаксиальных пленок феррит-гранатов, применяемых в производстве приборов оптоэлектроники, работающих в условиях воздействия ионизирующих излучений.

Основное требование к подложкам для пленок феррит-гранатов, применяемых в оптоэлектронике, их оптическая прозрачность в видимой и ближней ИК областях спектра.

Известно, что радиационное дефектообразование в кристалле в большой степени определяется комплексом генетических дефектов (см. Матковский А.О. Сугак Д.Ю. Убизский С.Б и др. "Воздействие ионизирующих излучений на материалы электронной техники". Львов: "Свет", 1991 г. 212 с.). Данное обстоятельство можно использовать как для контроля исходной дефектности кристаллических материалов (включая и идентификацию дефектов), так и для прогнозирования свойств материала в условиях воздействия радиации.

Существуют способы контроля качества кристаллов гранатов, в которых образование центров окраски определенного спектрального положения связывают с конкретным типом ростовых дефектов (см. Н.С. Ковалева и др. "Связь образования радиационных центров окраски с ростовыми дефектами в кристаллах ИАГ: Nd", Кватновая электроника. 1991, т.8, N 11, c. 2435-2348). Однако данные способы применимы только для лазерных кристаллов на основе Y₃Al₅O₁₂ и не могут использоваться для кристаллов галлиевых гранатов, применяющихся в качестве подложечного материала для эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок, предназначенных для производства приборов оптоэлектроники.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. Все пластины галлиевых гранатов, имеющие в своем спектре пик с максимумом при 29000 см^-1, при воздействии ионизирующих излучений приобретают желтовато-коричневую окраску, что ведет к росту поглощения материала активной среды и снижению оптической добротности устройства в целом. Наличие этого пика приводит к возникновению в облученных образцах пика поглощения с максимумом при 24000 см^-1 (фиг. 1), с которым связано окрашивание образца. Экспериментально доказано, что пик при 24000 см^-1 возникает после облучения только в образцах, имевших в исходном состоянии пик при 29000 см^-1.

Выбор диапазона обусловлен следующими причинами: 36000 см^{- 1} - левая граница пика поглощения при 29000 см^-1, 8000 см^-1 правая граница рабочего диапазона прибора в ИК области.

Что касается влияния состава пластины на условия проведения опыта, то следует отметить, что данный способ пригоден для контроля качества пластин гранатов с недостатком галлия, а также для кристаллов, содержащих нескомпенсированную двухвалентную примесь.

Таким образом, отличительными признаками данного способа являются:

спектры пропускания снимались в диапазоне 36000-8000 см^-1;

прогнозирование поведения монокристаллических пластин галлиевых гранатов в условиях воздействия ионизирующих излучений основано на обнаружении пика поглощения при 29000 см^-1 в исходном спектре пропускания.

Применение указанных признаков для достижения поставленной цели авторам неизвестно.

Настоящий способ был реализован следующим образом. Образцами служили монокристаллические пластины галлиевых гранатов толщиной 0,3-0,8 мм. Спектры пропускания регистрировались на спектрофотометрах "Specord M40" и "Specord 61 NIR" в диапазоне 36000-8000 см^-1. Далее был произведен анализ спектрального положения пиков, на основании которого делается вывод о пригодности пластин к работе в условиях ионизирующих излучений.

Пример 1. В качестве образцов были взяты пластины чистого Gd₃Ga₅O₁₂. В исходных спектрах данных образцов пик при 29000 см^-1 не присутствует. Далее образцы были подвергнуты облучению УФ-, - квантами и быстрыми электронами. Окрашивание образцов не наблюдалось. Спектры пропускания приведены на фиг.2.

Пример 2. В качестве образцов были взяты пластины сложнозамещенного граната (GdCa)₃(GaMgZr)₅O₁₂. В исходных спектрах всех образцов данного состава присутствовал пик при 29000 см^-1. Образцы подвергались воздействию ионизирующих излучений, в результате чего они приобрели желто-коричневую окраску. Спектры пропускания образцов до и после облучения приведены на фиг. 3.