Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии высокочистого оксида молибдена (VI) для фотоники и СВЧ электроники

Докладчик: Аветисов Игорь Христофорович

Должность: д.х.н., профессор кафедры

Цель проекта:
Создание импортозамещающей технологии синтеза высокочистого оксида молибдена (VI) с контролируемым отклонением от стехиометрии как расплавной среды для выращивания высококачественных лазерных кристаллов трибората лития и создание научно-технического задела на технологию производства высокочистого оксид молибден (VI)

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения проекта будут:
1. Установлена взаимосвязь между характеристиками (примесным составом и отклонением от
стехиометрии) оксида молибдена (VI) и характеристиками выращиваемых кристаллов трибората лития
2. Разработаны методы снижения концентрации примесей до уровня 10е-3 - 10е-4 мас.% при получении
высокочистой оксида молибдена (VI), включая газообразующие примеси
3. Разработан способ определения отклонений от стехиометрии в оксиде молибдена (VI)
5. Выбрана оптимальная технология получения оксида молибдена (VI) с заданным уровнем примесей и
контролируемым отклонением от стехиометрии
6. Установлены оптимальные характеристики примесного состава и отклонения от стехиометрии получаемого
оксида молибдена (VI) для его использования в качестве расплавной среды при выращивании
высококачественных лазерных кристаллов трибората лития методом Киропулоса с повышенной
долговечностью и энергетической мощностью


Особенность анализа примесного состава, как собственно оксида молибдена (VI), так и кристаллов
трибората лития, заключается в необходимости использования специфических методик вскрытия пробы
при проведении , например, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Кроме того
необходимость определения газообразующих примесей (углерод, азот, водород) и галогенов требует
использования высокочувствительных современных методов анализа, таких как вторично-ионная масс-
спектрометрия и атомно-адсорбционная спектрометрия. С учетом разнородного характера данныцх методов будет проведены методическая работы по согласованию аналитических результатов, в том числе с формированием эталонных образцов, которые лягут в основу разработки твердотельных ГСО для исследуемых материалов.
Поиск путей снижения концентраций примесей до уровня 10е-3 - 10е-4 мас.% при получении
высокочистого оксида молибдена (VI) требует глубокого анализа конъюнктуры исходных веществ и
материалов, используемых в технологическом процессе. У авторов проекта имеется положительный опыт
по получению материалов с чистотой до 7N (10е-5 мас.%), При их получении и очистки выработан
алгоритм процесса разработки технологии высокочистых материалов, который включает в себя
теоретический анализ термодинамических процессов вхождения примеси в целевой продукт при контакте
с материалами арматуры и рабочей газовой средой. Возможные варианты очистки через промежуточные
металлорганические соединений, методами вакуумной сублимации, диффузионными и
электрохимическими методами.
При оптимизации состава нестехиометрического оксида молибдена (VI) в качестве растворителя для
выращивания кристаллов трибората лития будет выполнен анализ взаимной растворимости оксида
молибдена (VI) в триборате лития. Несмотря на более чем 20 летнюю историю технологии данного
материала, до сих пор такой анализ не проводился. Результаты анализа позволят осуществить
целенаправленный поиск оптимального нестехиометрического состава трехокиси молибдена,
обеспечивающей получение высококачественных кристаллов трибората лития. В целом оптимизация примесного и нестехиометрического состава высокочистого оксида молибдена (VI) будет базироваться на результатах анализа характеристик выращиваемых кристаллов, выполняемых Индустриальным партнером.

Разрабатываемый процесс синтеза будет основан на полном термодинамическом контроле гетерофазного процесса, который в случае двухкомпонентного оксида молибдена (кислород и молибден) и наличия одной конденсированной и паровой фаз, требует контроля двух интенсивных параметров. В данной проекте будут контролироваться и непрерывно изменяться температура и парциальное давление кислорода.

Предварительный анализ продукта, синтезированного в лабораторных экспериментах, показывает, что получаемый высокочистый оксида молибдена (VI) отличается от известных коммерческих продуктов исключительно низкой химической реакционной способностью за счет формирования кристаллической решетки, приближенной к идеальному стехиометрическому составу. Аналогов подобного продукта не обнаружено.

Достижение положительного результата, связанного с масштабированием процесса и варьированием исходных веществ, гарантируется фундаментальными закономерностями, которые заложены в основу техпроцесса, и наличием большого положительного оптыа в решение подобных проблем у коллектива исполнителей.







Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разработка и внедрение данной технологии на отечественных предприятиях позволит реализовать выпуск
лазерных кристаллов с увеличенным сроком службы и повышенной генерируемой мощности. Полученные кристаллы будут использованы для создания УФ лазеров, позволяющих проводить высокоточную
обработку монокристаллов и иных материалов с уменьшенным расходом как энергии, так и, собственно,
неиспользованного материала. Это позволит создавать новые технологии при производстве материалов и
изделий фотоники и СВЧ техники.
Кроме того, высокочистый оксид молибдена (VI) востребован для производства монокристаллов молибдата лития, которые используются для создания низкофоновых детекторов ионизирующих излучения при исследовании фундаментальных явлений в физике элементарных частиц. Имеется ряд международных проектов (NEMO-X, Dark Matter), для которых разработка и изготовление подобных детекторов в объемах сотни килограммов монокристаллов является актуальной.
В результате реализации проекта Индустриальный партнер (ООО "Кристаллы Сибири") внедрит у себя разработанную в ходе проекта технологию синтеза высокочистого оксида молибдена (VI) и с ее использованием повысит качество выращиваемых лазерных кристаллов: увеличит мощность лазерной генерации при повышении срока службы.

Текущие результаты проекта:
В ходе выполнения 1-го этапа проекта выполнены следующие виды работ.
1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР
2. Обоснован выбор направления исследований.
3. Проведены патентные исследования по синтезу высокочистого оксида молибдена (VI) и выращиванию кристаллов трибората лития
4. Проведены предварительные маркетинговые исследования конъюнктуры рынка оксида молибдена (VI)
5. Проведены исследования по определению содержания основного вещества и примесей в коммерческих препаратах оксида молибдена (VI) от различных производителей.
6. Разработка комплекта КД макета вакуумной системы с микропроцессорным управлением газовой атмосферой в лабораторном реакторе синтеза высокочистого оксида молибдена (VI)
7. Изготовление макета вакуумной системы с микропроцессорным управлением газовой атмосферой в лабораторном реакторе синтеза высокочистого оксида молибдена (VI)