Новый метод ускоренного синтеза германатов и силикатов висмута с кристаллическими структурами силленита (КСС) и эвлитина (КСЭ), используемых в производстве устройств оптической обработки информации и других электронных устройств, разработали ученые из Института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета (СФУ), 20 января сообщила пресс-служба вуза.

Новизна технологии заключается в применении управляемого охлаждения расплава — «метода литья». При простоте применения с помощью этого метода высококачественный продукт можно получить при скорости синтеза, в разы превосходящей скорости аналогичных зарубежных и отечественных технологий.

Применение германата (Bi12GeO20) и силиката (Bi12SiO20) висмута с кристаллическими структурами силленита, а германата висмута Bi4Ge3O12 со структурами эвлитина в производстве электронных устройств очень широко.

Эти вещества, обычно в форме монокристаллов, используются при производстве уникальных сцинтилляторов, устройств оптической обработки информации, пьезодатчиков, фильтров и линий задержки электромагнитных сигналов, электро- и магнитооптических измерителей напряженности полей, пространственно-временных модуляторов, миниатюрных и высокопроизводительных пассивных микроволновых керамических компонентов для мобильных устройств, волоконно-оптических датчиков электрического тока, защитных систем электроники от космического излучения и т. д.

При выращивании монокристаллов расплав нужно сильно перегревать, чтобы добиться высокой скорости и полноты взаимодействия исходных компонентов — оксидов висмута и германия (кремния) — между собой. При охлаждении образующийся метастабильный расплав создает проблемы для выращивания монокристаллов стабильных соединений, снижая их качество и оптические свойства.

Чтобы избежать этого, производители монокристаллов обычно используют при выращивании заранее синтезированный готовый материал, который перегревать не требуется, что удлиняет и удорожает процесс.

Ведущий инженер кафедры Металловедения и термической обработки металлов им. В. С Биронта СФУ Тимофей Бермешев пояснил: «Большинство известных альтернативных способов синтеза (твердофазный, гидротермальный, химический, метод плавления — в том числе метод расплавленных солей и механического легирования) требуют длительного времени исполнения: от нескольких суток и более. Они трудоемки, нуждаются в дополнительном оборудовании и компонентах реакции. Это не только усложняет сам процесс синтеза, но и повышает стоимость конечного продукта».

Красноярские ученые разработали способ ускоренного получения силиката висмута с КСЭ управляемым охлаждением расплава. Метод прост в исполнении и экономичен. Для него требуются только исходные компоненты, тигель, печь и кокиль, но главное преимущество — это получение высококачественного продукта со скоростью, превосходящей российские и зарубежные аналоги.

Метод ученых СФУ запатентован, его описание опубликовано на сайте ScienceDirect.