Химия и химические науки/ 5.Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий.

Д.т.н. Смирнов Ю.М., Родионова Г.Е.

Тверской государственный университет, Россия

Монокристаллы дииодида ртути

Рассмотрен метод выращивания монокристаллов дииодида ртути, применяемых в детекторах ядерных излучений.

Введение. Детекторы ядерных излучений на основе монокристаллов германия и кремния в ряде случаев неудобны для применения в сложных геоклиматических условиях. Кроме того, для них необходимы монокристаллы особого качества. Например, концентрация неосновных носителей заряда в германии должна не превышать значений n·10¹⁰cм^-3.

В связи с этим внимание разработчиков детекторов в последние десятилетия все больше привлекают широкозонные соединения, например, иодида висмута и ртути [1]. Детекторы из этих материалов не требуют глубокого охлаждения.

Свойства. Диодид ртути имеет несколько модификаций. Для указанных выше целей применима красная модификация с точечной группой симметрии Р4₂/nmc, устойчивая при температурах ниже 127^оС с шириной запрещенной зоны при комнатной температуре 2,13 эВ. Монокристаллы дииодида ртути получают различными модификациями методов выращивания монокристаллов из растворов и из парогазовой фазы [1]. Нами разработаны методы кристаллизации в гелях монокристаллов HgI₂ , а также BiI₃. Применялись гели на основе смеси 1М раствора HCl и 1М раствора Na₂SiO₃:9Н₂О. рН системы изменяли некоторыми отклонениями концентрации НСl. Оказалось, что изменение этого параметра существенно изменяло морфологию и качество монокристаллов. Полученные монокристаллы относились к красной модификации и имели тетрагональную сингонию. Формы их существенно менялись. На поверхность геля заливался насыщенный раствор иодида ртути в ацетоне. Для насыщения геля система выдерживалась 3-4 дня, затем слой ацетона сливался и поверхность геля заливалась деминерализованной водой. При рН в геле, равном 5,0 рост кристаллов не шел, при рН, равном 6,0 через 2-3 дня после заливания воды в геле появлялись ламельные пластинки кристаллов длиной 8-10 мм и шириной 1-2 мм. При увеличении рН до 7,0 возникали кристаллы с толщиной до 2,0 мм, остальные размеры были к предыдущему опыту. При рН равном 8,0 формы и качество монокристаллов менялись – кристаллы представляли собой тетрагональные дипирамиды с включениями второй фазы (геля). В отличие от предыдущих кристаллы были мутными.

Лучшими по размерам и прозрачности оказались кристаллы, выращенные при рН, равном 7,0 (рис.). Максимальные их размеры при высокой прозрачности были равны (8-10)×8×1,5 мм³.

Рис.1. Монокристаллы дииодида ртути

Заключение. В итоге был разработан метод выращивания монокристаллов дииодида ртути [2]. Были сделаны попытки передать их для производства пробных детекторов, но организация, получившая кристаллы, прекратила свое существование в «нулевые» годы тысячелетия.

Список литературы

1. Гейслер В.А., Залетин В.М., Лях Н.В. и др. Дииодид ртути: получение, свойства. Применение. Новосибирск. Наука. 1984.

2. Смирнов Ю.М., Родионова Г.Е., Разоренова Н.И. А.св.СССР №№1498069, 1536867, 1603832 приор. 9.07.1987; 3.05.1988; 21.11.1988.

MERCURY DIIODIDE SINGLE CRYSTALS

Yu.M. SMIRNOV, G.E.Rodionova

Tver State University

Chair of Applied Physics

Single crystals of HgI₂ were grown in gel tinctures. Keywords: single crystal, mercury diiodide .

Об авторах:

CМИРНОВ Юрий Мстиславович – доктор технических наук, профессор, e-mail: yu.smirnoff@tversu.ru, , 170100, г.Тверь, ул.Желябова, 33.