Монокристаллы германия и методика эксперимента

Исследовались оптические характеристики монокристаллов германия диаметром 150 и 200 мм, полученных способами Чохральского и направленной кристаллизации. Изучались легированные сурьмой образцы: а) диаметром 200 мм и толщиной 18 мм, вырезанный из монокристалла, выращенного способом Чохральского; б) диаметром 200 мм и толщиной 15 мм, изготовленный из монокристалла, полученного способом направленной кристаллизации; в) образец германия диаметром 150 мм и толщиной 15 мм, изготовленный из монокристалла, выращенного способом Чохральского из нелегированного расплава.

Исследования дислокационной структуры образцов методом химического травления показали, что плотность дислокаций в монокристаллах, выращенных способом Чохральского, составляла (0,5- 1,0)∙10⁴cm'²при относительно однородном их распределении; линии скольжения и малоугловые границы практически отсутствовали. В образце диаметром 200 мм, полученном способом направленной кристаллизации, плотность дислокаций составляла (0,9-l,3)∙10⁴см'², линии скольжения отсутствовали, но наблюдалось небольшое количество (80-120 мм на сечение) малоугловых границ.

Образцы и условия выполнения измерений соответствовали разделу 2.1.1 работы. Предельная допускаемая сферичность плоской поверхности (N) составляла 1,5 кольца, а предельное (местное) отклонения формы от плоскости (Δ N) 0,3 кольца.

Исследовали спектральное пропускание монокристаллов в диапазоне длин волн 2,3-25,0 мкм, измеряли направленное пропускание и светорассеяние для длин волн 2,4-3,0 мкм, измеряли неоднородность показателя преломления монокристаллов интерференционным методом на длине волны 3,39 мкм.

Измерения спектрального пропускания выполнялись на Фурье- спектрометре Tenzor Tlи расчет коэффициентов ослабления выполняли согласно методики раздела 2.2.3.1 Толщина образцов 15 мм и 18 мм позволяла получать фактические значения коэффициента пропускания с фотометрической точностью при измерении коэффициента пропускания 0,1 %.

Измерение направленного пропускания проводили по ГОСТ 26307-93 «Определение коэффициентов направленного пропускания и отражения света» с помощью Фурье-спектрометра с приставкой параллельного хода по методике раздела 2.2.3.4. Измерения коэффициента направленного пропускания выполнялись в диапазоне длин волн 2,4-3,0 мкм.

Измерение рассеяния излучения в монокристаллах германия для спектрального диапазона длин волн 2,4-3,0 мкм выполняли с помощью фотометрического шара по методике, соответствующей ГОСТ 24724-81 «Объективы для кино- и фотоаппаратов» (раздел 2.2.3.3).

Контроль оптической однородности германия осуществляли дифрактометрическим и интерферометрическим методами раздел 2.2.3.4. В основе дифрактометрического метода лежит сравнение качества изображения эталонного объектива с установленным перед ним в параллельном пучке излучения контролируемого образца и без образца. При этом оценивается совокупное влияние рассеяния и неоднородности заготовок по показателю преломления на качество изображения эталонного объектива. Численно дифрактометрический метод основан на определении снижения полихроматической функции передачи модуляции (ФПМ) эталонного объектива дифракционного качества при вводе в параллельный пучок исследуемого образца и определяется по функции рассеяния линии (ФРЛ) [102, 224].

Контроль оптической однородности германия интерферометрическим методом проводился на автоколлимационной установке с рабочей длиной волны 3,39 мкм [224]. Метод основан на измерении топографии деформаций волнового фронта, прошедшего через контролируемый образец, с учетом измеренных ошибок поверхностей заготовок.

По результатам интерферометрического контроля определяется распределение неоднородности показателя преломления по площади заготовки, проинтегрированной вдоль оптической оси. В качестве дополнительных параметров определяются топография и аберрационные коэффициенты волнового фронта, прошедшего заготовку.

4.3.2.