Регистрация / Вход
Прислать материал

14.604.21.0130

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.604.21.0130
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук
Название доклада
Моноиодид индия - новый материал дальнего ИК-диапазона
Докладчик
Федоров Павел Павлович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Задачей исследования, проводимого в рамках Соглашения о предоставлении субсидии от 21 октября 2014 г. №14.604.21.0130 (Ун. идент. RFMEFI60414X0130) является нахождение технологичного соединения, менее токсичного, чем галогениды таллия, монокристаллы которого прозрачны в далеком ИК-диапазоне и негигроскопичны, а также способов получения его монокристаллов.
Актуальность и новизна исследования
Современная оптическая промышленность оперирует набором кристаллических и поликристаллических материалов, прозрачных в инфракрасном (ИК) диапазоне: BaF2, CaF2, ZnS, ZnSe, KCl, KBr, CdTe, CsI. Все эти материалы имеют определенные недостатки, связанные с ограниченностью окна пропускания, и/или гигроскопичностью, плохими эксплуатационными характеристиками. Уникальными оптическими материалами являются твердые растворы галогенидов таллия: TlBr-TlI (КРС-5) и TlCl-TlBr (КРС-6), которые широко используются в оптике дальнего ИК-диапазона. Монокристаллы КРС-5 и КРС-6 впервые были выращены для изготовления оптических деталей фирмой «Карл Цейсс» (Германия) в 1941 году. Выращивание этих монокристаллов производится методом направленной кристаллизации в откачанных и запаянных ампулах из кварца или стекла «пирекс», скорость опускания ампулы менее 2 мм/час.
Основным недостатком КРС-5 и КРС-6 является высокая токсичность соединений таллия. Бромид и иодид таллия по воздействию на организм человека относятся к веществам 1 класса опасности по ГОСТ 12.1.007-76. Высокая токсичность галогенидов таллия серьезно осложняет жизненный цикл изделий, включающий их получение, эксплуатацию и утилизацию после истечения срока использования. В связи с этим тенденцией современного оптического приборостроения является переход к менее токсичным материалам.
Этим требованиям отвечает моноиодид индия InI. Моноиодид индия плавится при температуре 365 гр.С без разложения. Не имеет полиморфных превращений, довольно устойчив на воздухе, не гигроскопичен. Кристаллы InI используются в качестве материала для радиационных детекторов. Граница оптического пропускания в ИК диапазоне до начала нашего исследования была неизвестна.
Описание исследования

Разработана методика получения высокочистого моноиодила индия (чистота не хуже 99,9998 %)  и очистки его ректификацией, а также получение монокристаллов методом вертикальной направленной кристаллизации расплава: Федоров П.П., Лобачев Е.А., Кузнецов С.В., Чувилина Е.Л. Способ получения моноиодида индия высокой чистоты. Заявка на патент № 2015135607 от 24.08.2015 Соглашение о предоставлении субсидии от 21 октября 2014 г. №14.604.21.0130, Ун. идент. RFMEFI60414X0130; Федоров П.П., Кузнецов С.В., Плотниченко, Чувилина Е.Л., Гасанов А.А., Осико В.В. Оптический материал инфракрасного диапазона и способ его получения. Заявка на патент № 2016138671 от 30.09.2016. Соглашение о предоставлении субсидии от 21 октября 2014 г. №14.604.21.0130, Ун. идент. RFMEFI60414X0130.

Проведены исследования оптических характеристик монокристаллов InI, а также теплопроводности, теплоемкости, термического расширения. Публикации:

1. Гасанов А.А, Лобачев Е.А., Кузнецов С.В., Федоров П.П. Получение и глубокая очистка моноиодида индия // Журнал неорганической химии 2015. Т.60. № 11. 1457-1460; 2. П.П. Федоров, С.В. Кузнецов, Е.Л. Чувилина, А.А. Гасанов, В.Г. Плотниченко, П.А. Попов, А.В. Матовников, В.В.Осико. Монокристаллический моноиодид индия InI – материал инфракрасной оптики // ДАН 2016, Т.468. № 5, С.512-516.; 3. А.А. Сидоров, Е.А. Кульченков, П.А. Попов, К.Н. Простакова, П.П. Федоров, С.В. Кузнецов, Е.Л. Чувилина, А.А. Гасанов, академик Осико В.В. Тепловое расширение кристалла InI. // ДАН, т. 469, №5, с. 547–549.

Результаты исследования

Граница пропускания монокристалла InI в ИК-диапазоне составляет 51 мкм. Выращивание монокристаллов InI осуществляется методом Бриджмена в эвакуированных кварцевых ампулах или ампулах из стекла «пирекс» со скоростью протяжки не более 2 мм/час. Исходная шихта предварительно очищается методом ректификации  затем подвергается четырехкратной кристаллофизической очистке в аппаратуре для роста кристаллов (направленная кристаллизация со скоростью 2 мм/час) с промежуточным отделением конечной мутной части кристалла после каждой стадии очистки.

Свойство Обозначение Величина
Температура плавления T, ◦C 365
Симметрия - Ромбическая
Пространственная группа - Cmcm

Параметры решетки

при 300К

a, Å,

b, Å

c, Å

 

4.767

12.556

4.907

 

Плотность при 300К D, г/см3 5,44

Линейные коэффициенты

термического расширения

при 300К

αa, К-1

αb, К-1

αс, К-1

1.7*10-5

2.1*10-5

7.2*10-5

Теплопроводность при 300К k, Вт/м·К 0.58
Теплоемкость при 300К С, Дж/моль·К 52.7
Микротвердость Н, кг/мм2 14
Ширина запрещенной зоны Е, эВ 2.02

 

Практическая значимость исследования
Полученные результаты исследования свидетельствует о далекой границе пропускания в ИК- области и о применимости монокристаллов InI в качестве оптического материала дальнего ИК-диапазона, в том числе в устройствах специального назначения. Полученные результаты исследования свидетельствует о далекой границе пропускания в ИК- области и о применимости монокристаллов InI в качестве оптического материала дальнего ИК-диапазона, в том числе в устройствах специального назначения.