Спосіб одержання напівпровідникової кераміки на основі діоксиду ванадію

Спосіб одержання напівпровідникової кераміки на основі діоксиду ванадію, який включає змішування основної компоненти та склоутворюючого додатку у ваговому співвідношенні від 95:5 до 70:30 відповідно, пресування суміші, спікання її при температурі 800-1100°С в інертному газовому середовищі протягом 10-30 хвилин, який відрізняється тим, що як основну компоненту використовують стехіометричний діоксид ванадію, а як склоутворюючий додаток ванадійово-фосфатне скло складу (Р2О5)х(V2O5)1-х, де х=0,2-0,4. Зоя (13) 40748 (11) UA ному співвідношенні зі здрібненим склом складу (P2О5)1,2(BaO)0,4(V2О5)0.6. Вагове співвідношення між сумішю V2О3 і V2О5 та склоутворюючою компонентою беруть в межах від 95:5 до 70:30 відповідно. Підготовлена таким чином шихта ущільнюєтся і спікається в інертній газовій атмосфері при температурі 800-1100 °С протягом 10-30 хвилин. В цих умовах оксиди ванадію V2О3 та V2O5 перетворюються на діоксид ванадію, що утримується у склоутворюючий матриці. Суттєвою вадою цього способу є використання в якості основної компоненти суміші V2О3 і V2О5. Це обумовлює непідконтрольний синтез діоксиду ванадію у процесі виготовлення матеріалу та відповідно погіршує його параметри та характеристики. Задачею винаходу, що заявляється, є розробка способу одержання напівпровідникової кераміки на основі діоксиду ванадію, що дозволяє отримувати зразки, які мають більшу величину стрибка електроопору в області ФПМН і більш низький опір при кімнатній температурі. Це досягається тим, що в способі одержання напівпровідникової кераміки на основі діоксиду ванадію, який включає змішування основной компоненти і склоутворюючого додатку у ваговому співвідношенні від 95:5 до 70:30 відповідно, пресування суміші та спікання її при температурі 800-1100 °С в інертному газовому середовищі протягом 1030 хвилин, новим є те, що у якості основної компоненти замість еквімолярної суміші V2О3 та V2О5 береться стехіометричний VO2, а у якості склоутворюючого додатку – ванадійово-фосфатне скло складу (P2О5)x(V2О5)1-x, x=0,2-0,4. (19) Винахід відноситься до технології одержання напівпровідникових матеріалів, зокрема кераміки на основі діоксиду ванадію, що застосовується при створенні терморезисторів, термореле, елементів перемикання, необхідних при виготовленні сучасної радіоелектронної апаратури. Практичне використання напівпровідникової кераміки на основі діоксиду. ванадію базується на спроможності V02 стрибкоподібнo змінювати свої фізико-хімічні властивості при температурі ~68 °С. Відомий спосіб одержання керамічного заповнювача для поліпровідних порошків шляхом гарячого пресування суміші порошку діоксиду ванадію та ванадіїво-фосфатного скла (ВФС) при температурі 360-400oС (патент США №3983074), де ВФС має склад (P2О5)x(V2О5)1-x,X=0,15-0,50. Вадою даного способу є складність технічної реалізації гарячого пресування в інертному газовому середовищі. Гаряче пресування у повітряній атмосфері (згідно з патентом) повинно приводити до часткового окислення VO2 і, як наслідок, зниження величини стрибка електропровідності в інтервалі температури фазового переходу метал-напівпровідник (ФПМН). Окрім того, достатньо низькі температури, при яких здійснюється процес, чинять неможливим проходження жидкофазного спікання матеріалу, що також знижує величину стрибка електропровідності при температурі ФПМН. Найбільш близьким з технічної суті та за одержаним результатом є спосіб одержання обмежувача стрибків струму на основі діоксиду ванадію для ламп розжарювання (патент США №4056378). Цей спосіб заключається в змішуванні дрібнодисперсних оксидів ванадію V2О3 і V2O5 в еквімоляр А ____________________ 40748 Спосіб, що заявляється, полягає в наступному. Стехіометричний дрібнодисперсний діоксид ванадію змішують зі здрібненою склоутворюючою компонентою. Вагове співвідношення між діоксидом ванадію і ВФС беруть у межах від 95:5 до 70:30. Після цього суміш пресують у зразки необхідної форми, що спікають у інертній атмосфері протягом 1030 хвилин. Криві диференціального термічного аналізу спечених зразків і кристалів VO2 добре корелюють між собою (фиг. 1), тому що отримана кераміка містить високий відсоток фази діоксида ванадію. Останнє визначає параметри кераміки на основі діоксиду ванадію: скачок електроопору при температурі ~68 °С є величиною 2-3 порядку. У таблиці наведені електричні параметри матеріалу, одержаного за технологією прототипу, та кераміки, що заявляється. З наведених даних видно, що при одному й тому ж ваговому співвідношенні оксидів ванадію та склоутворюючого додатку в зразках кераміки отриманої способом, що заявляється, спостерігається значно більший стрибок опору в інтервалі температури ФПМН у VO2 і менша величина опору при кімнатній температурі, ніж у матеріалі-прототипу. Таким чином, спосіб одержання напівпровідникової кераміки на основі діоксиду ванадію, що заявляється, дозволяє створювати обмежувачі стрибків струму з кращими параметрами, ніж у прототипі. При цьому спосіб, що заявляється, не вимагає додаткових матеріало- і працевитрат у порівнянні з відомими. Прототип Питомий опір при Т=20оС, Ом×м Склад, ваг.% Питомий опір при Т=90оС, Ом×м Стрибок опору lg[ (Р1T=65 °C)/Р2(T=75 °С)] V2О5+V2О3 (Р2О5)1.2(ВаО)0.4(V2О5)0.6 95 5 71,5 0,42 1,22 90 10 78,9 0,49 1,35 80 20 81,5 0,53 1,43 70 30 89,1 0,58 1,51 Спосіб, що заявляється Питомий опір при Т=20°С, Ом.м Склад, ваг. % Питомий опір при Т=90оС. Ом.м Стрибок опору lg[ Р1(T=65 °C)/Р2(T=75 °С)] VO2О5+V2O3 (P2О5)0.2(V2О5)0.8 95 5 26.5 1,59 10-3 2,32 90 10 26,9 1,68 10-3 2,44 80 20 27,6 1,75 10-3 2,51 70 30 28.2 1,81 10-3 2.60 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 2 40748 3