ZnS и ZnSe как оптические материалы,люминофоры, лазерные матрицы

Общие сведения
ZnS – цинковая соль сероводородной кислоты
Плотность 3,98—4,09 г/см³ - достаточно мягкий материал
Нерастворим в воде
Плавится под давлением при температуре 1850°C
Способен окисляться на влажном воздухе до сульфата, реагирует с кислотами с образованием новых солей
Твердость 3,5-4

Модификации сульфида цинка
Сфалерит – цинковая обманка. Обладает
кубической сингонией и структурой, подобной алмазу. Имеет место плотнейшая кубическая упаковка атомов серы.
Ячейка – гранецентрированный куб, по углам которого расположены атомы Zn, а в центре куба – атом S.

Медовая обманка
Рубиновая обманка

Вюрцит – лучистая цинковая обманка. Обладает гексагональной сингонией. И плотнейшей гексагональной упаковкой. Встречается гораздо реже сфалерита, чаще всего в виде вкраплений в руду цинковой обманки.
Обе структуры обладают координационным числом 4, их структуры очень похожи, что делает их политипами.

Применение ZnS.
Является соединением типа A(II)B(VI) – полупроводник.
Шириной запрещённой зоны 3,54—3,91 эВ (широкозонный полупроводник n-типа).
Подвижность электронов = 0,014 кв.м/(В*с)
(для сравнения, у кремния 0,15 кв.м/(В*с))
Используется в полупроводниковых лазерах.
Fe2+:ZnS, Cr2+:ZnS, Cо2+:ZnS,

Основа для многих люминофоров
ZnS:Ag (с синим цветом свечения) — для цветных кинескопов;
(Zn, Cd)S:Ag — для рентгеновских трубок;
ZnS:Cu (с зелёным цветом свечения) — для светящихся табло, панелей, люминофоров осциллографических трубок.
Обладает нелинейно-оптическими свойствами – применяется в производстве волноводов и модуляторов.
В металлургии – получение сплава латуни.

Получение и методы роста.
Соединения A(II)B(VI), как правило, имеют низкую температуру плавления и высокое давление насыщенных паров. При повышенной температуре вещество разлагается.
Технология роста кристаллов развита слабее, чем, например, у A(III)B(V).
Чаще всего применяется метод перекристаллизации из газовой фазы.

Метод Штернберга – Мининзона (институт кристаллографии имени Шубникова):
Выращивание ZnS в растворе ортофосфорной кислоты с температурным перепадом.
Две температурные зоны с перепадом 4-10 градусов
Температуры 420-460 °C
Ортофосфорная кислота 20-40%
Таким образом, снижается загрязнение фосфором, а так же растворимость затравок в кислоте.
Способ применим для получения кристаллов для модуляции света.

ZnSe – селенид цинка.
Соединение типа A(II)B(VI)
Плотность 5,27 г/см³
Плавится при температуре 1520°C
Твердость 3-4
Кубическая гранецентрированная ячейка со структурой сфалерита или вюрцита

Является прямозонным полупроводником, ширина запрещенной зоны = 2,68 эВ(при комн. темп.), благодаря чему термоустойчив.
Компонент для создания СО2-лазеров, оптических приборов (защитные окна, линзы, призмы), оптоволокно с сердечников из селенида цинка
Сине-голубые светодиоды
Детекторы излучения

Различают поликристаллический ZnSe:
лазерного качества (размер зерна 50-70 мкм) используется для изготовления оптики для мощных лазерных систем, в том числе для CO2 лазеров. Важным преимуществом материала является прозрачность в видимом диапазоне спектра, что делает возможной юстировку приборов и оптических систем на красной длине волны 632,8 нм.
оптического качества (размер зерна 20-100 мкм) используется для изготовления защитных окон и оптических компонент в ИК системах построения изображения, медицинской и оборонной технике.