Оптические изделия из сульфида цинка (ZnS)

Наиболее перспективным методом получения прозрачного материала сульфида цинка ZnS признано газофазное химическое осаждение ZnS при реакции паров цинка Zn и сероводорода H2S. В результате образуется поликристаллический сульфид цинка CVD-ZnS (приставка CVD – Chemical Vapor Deposition). По своей структуре CVD-ZnS – поликристаллический материал, размер микрокристаллов (зерен) является управляемым параметром, который варьируется в процессе производства с целью получения максимальной прочности.

Выращенный таким способом сульфид цинка CVD-ZnS обладает недостаточной прозрачностью в видимой части спектра. Ограничение пропускания в видимом диапазоне обусловлено рассеиванием излучения на оптических микро неоднородностях, образующихся в процессе роста в поликристаллическом CVD-ZnS материале. Оптические неоднородности в виде субмикронных пор и границ между зеренными слоями различной плотности имеют характерные размеры, близкие к длинам волн видимого излучения.

Поликристаллический CVD-ZnS сульфид цинка, прозрачный в ИК области спектра, но с заметным поглощением в видимой части спектра, называется инфракрасным ИК сортом сульфида цинка или CVD-ZnS FLIR grade (FLIR – Forward Looking Infra Red – инфракрасная система переднего обзора), спектральную характеристику пропускания CVD-ZnS FLIR grade см. ниже.

Улучшить свойства поликристаллического CVD сульфида цинка удается при его последующей обработке высокотемпературным газостатическим прессованием – HIP (Hot Isostatically Pressed). В результате такой обработки получают прозрачный поликристаллический сульфид цинка с максимально высоким пропусканием во всем спектральном диапазоне (0.4 – 13.5) мкм, при этом улучшаются упруго- пластические свойства CVD-ZnS материала. Это происходит благодаря уменьшению концентрации оптических микро неоднородностей, упорядочению структуры и упрочнению межатомных связей. Поликристаллический CVD-ZnS рекристаллизуется в процессе обработки в газостате, при этом формируется структура, близкая к равновесной, с преимущественной кристаллографической ориентацией <111>. CVD-ZnS сульфид цинка, прозрачный в широком диапазоне длин волн (0.4 – 13.5) мкм, называется CVD-ZnS MS grade (MS – MultiSpectral), спектральную характериатику пропускания сульфида цинка CVD-ZnS MS grade