Шихта скла для виготовлення елементів переключення та пам’яті

Винахід відноситься до технології виробництва півпровідникових матеріалів, як то півпровідникового скла для виготовлення активних елементів електроніки. Для виготовлення переключаючих елементів та елементів пам'яті, використовуємих в пристроях електронної техніки, використовуються оксидні ванадієво-фосфатні півпровідникові скла, виготовлені шихти складу V2O5 - P2O5. Скла цього складу без спеціальної обробки чи спеціально введених добавок не мають властивості переключення, бо не мають у складі діоксида ванадія (VO2) відповідного за негативний опір ванадієво-фосфатного скла. Відоме скло на основі шихти, яка має V2O5 P2O5 і в яку введено до 4гр сажі на 100гр. шихти, що забезпечує утворення V2O4 (те ж, що й 2-VO2) (Китайгородский І.І., Флоров В.К., Го-Чжен. Электрические свойства стекол системы V 2O5 V2O4 - P2O5 // Стекло и керамика. - 1960. - №12. С.5 - 7). Таке скло має здатність переключення, але одночасно з позитивним ефектом це скло має істотні недоліки: крихкість, малу механічну твердість, трудність надання необхідної геометричної форми та мале значення відношення опору в високоомному (Rв) та низькоомному (Rн) станах Rв/Rн = 60. Для збільшення відношення Rв/Rн в шихту складу V2O5 - P2O5 вводять оксидні добавки, наприклад, S2O. Відомий склад шихти скла, який має, ваг.%: V2O5 70 P2O5 10 V2O 20, який одержують у відновлюючій атмосфері (Coope R.G., Penn A.W. High-speed solid-state thermal schwitches based on vanadium dioxide - Brit. - I. Appl Phys (I. Phys. D), 1968, v.1, ser.2, p.161 - 168). Це скло забезпечує відношення Rв/Rн = 200. Але цей склад шихти не є технологічним, бо для виготовлення скла потрібна відновлююча атмосфера, точне задання температурного режиму варки скла, крім того, значення співвідношення Rв/Rн не задовольняє потреб електронної техніки. Найближчим з хімічного складу до заявленого є склад шихти який має, ваг.%: V2O5 30 - 50 P2O5 15 - 30 WO3 20 - 40 Sb2O3 10 - 15 та VO2 кількістю 7 - 35 вагових частин на 100 вагових частин шихти (Авт. св. №409975 прототип). На основі цієї шихти виготовлені елементи, які мають стійкі властивості переключення та пам'яті, покращені технологічні показники: однорідність, монолітність, добре формуються, не потрібна спеціальна атмосфера при виготовленні. Відношення опорів високоомного та низькоомного станів цих елементів переключення та пам'яті на цій основі складають 300. Але наряду з цими перевагами, цей склад має істотний недолік, знижуючий його практичну цінність. Відношення опору високоомного та низькоомного станів недостатнє для елементів переключення і пам'яті використованих у швидкодіючих пристроях, бо це призводить до подовження переднього та заднього фронтів імпульсів. Задачею цього винаходу є розробка складу шихти скла для виготовлення переключаючих елементів та елементів пам'яті із збільшеним відношенням високоомного та низькоомного опорів. Поставлена задача-вирішується тим, що в шихту, яка має V2O5 та P2O5, додатково введено металічний ванадій при слідуючому співвідношенні компонентів, ваг.%: V2O5 70 - 80 P2O5 10 - 12 V 10 - 15 Введення у склад шихти металічного ванадію забезпечує створення у склі, в процесі варки, стійкої фази VO2 за рахунок окислення ванадію та більшого, ніж у прототипі відношення опору Rв/Rн. Для вибору оптимального складу шихти скла були виконані фізико-хімічні дослідження, результати яких приведені в таблиці. На основі приведених експериментів, результат яких приведено в таблиці, можно стверджувати, що введення V, а не його окислів, як в відомих рішеннях, дозволило вирішити поставлену задачу і тільки заявлений склад забезпечує максимальний ефект. Скла, виготовлені з заявленого складу, варились по відомій технології при 800°C одну годину в платинових тиглях. З вишеприведеного очевидно, що заявлений, склад шихти забезпечує в склі переключаючих елементів відношення Rв/Rн вище, за прототип при тій же технології варіння, що забезпечує здешевлення нових переключаючих елементів, порівняно з прототипом. Крім того, заявлений склад шихти скла, так як і прототип, забезпечує стабільність ефектів переключення та пам'яті. Нове скло відрізняється високими технологічними параметрами: доброю формуємостю, відсутністю спеціального газового середовища при виготовленні, монолітністю, незначними енергетичними затратами при виготовленні.