Спосіб отримання монофосфідів p- та d- елементів

Спосіб отримання монофосфідів р- та d елементів, який передбачає змішування вихідних порошкоподібних компонентів, які містять фосфоровмісний компонент та порошки металів р- та dелементів, здійснення їх синтезу при високих температурах, який відрізняється тим, що як вихідний фосфоровмісний компонент використовують принаймні один з метафосфатних розплавів лужних металів, а синтез здійснюють при температурі 923-1253 К протягом 5-15 годин Винахід відноситься до області отримання фосфідів р- та d-елементів, а саме монофосфідів, що можуть використовуватись як функціональні матеріали в мікроелектроніці та напівпровідниковій техніці Найбільш близький за технічною суттю до винаходу та широко розповсюджений спосіб отримання монофосфідів р- та d-елементів - метод прямої взаємодії порошку червоного фосфору з порошками металів /Руководство по неорганическому синтезу Справ, под ред Г Брауэра М Мир, 1986 Т 5 153с/, що передбачає змішування вихідних порошкоподібних компонентів, які містять фосфорвмісний компонент та порошки металів рта d-елементів, здійснення їх синтезу при високих температурах (1073-1473К), при цьому як газ-носій використовують вибухонебезпечний водень, процес триває 15-20год Основними недоліками вище приведеного способу отримання монофосфідів є високі температури синтезу, довготривалість, та необхідність в використанні вибухонебезпечного газу водню Крім того неможливе направлене отримання саме монофосфідних фаз з заданим розміром монокристалів, оскільки процес триває в нерівноважних умовах та не досягається гомогенність середовища В основу винаходу поставлено завдання такого удосконалення способу отримання монофосфідів р- та d-елементів, при якому за рахунок використання як вихідного фосфорвмісного компоненту, принаймні одного з метафосфатних розплавів лужних металів і значного зниження температур них границь синтезу забезпечується можливість направленого отримання монофосфідних фаз з заданим розміром монокристалів і досконалою кристалічною структурою, відсутністю дефектності упаковки, виключення використання вибухонебезпечних газів і, як наслідок, поліпшення якості отримання монокристалів, забезпечення еколопчності і зменшення енергозатрат Поставлене завдання вирішується тим, що у способі отримання монофосфідів р- та dелементів, який передбачає змішування вихідних порошкоподібних компонентів, які містять фосфорвмісний компонент та порошки металів р- та dелементів, здійснення їх синтезу при високих температурах згідно винаходу як вихідний фосфорвмісний компонент використовують принаймні один з метафосфатних розплавів лужних металів, а синтез здійснюють при температурі 923-1253К В запропонованому способі завдяки використанню метафосфатних розплавів лужних металів як середовища синтеза монофосфідів р- та dелементів значно спрощується технологія синтезу, з'являється можливість направлено отримувати монофосфіди р- та d-елементів Зниження температури синтезу, недоцільність використання вакуумної атмосфери, пов'язано з підвищеною в'язкістю метафосфатного розплава та процесами активації метафосфатним розплавом поверхні металів На кресленні представлена схема градієнтної установки для отримання монофосфідів р- та dелементів яка містить' термопару 1, тефлоновий ю 49445 уплотнювач 2, титанову уплотнюючу фольгу З, трубку з нержавіючої сталі 4, охолоджуючу сорочку (зона конденсації монофосфідів) 5, муфельну піч шахтного типу 6, вихідну суміш порошків металів р-та d-елементівта метафосфатного розплава лужного металу 7, корундовий тигель 8, трубку із спеченого корунда 9, Приклад 1 Використовували принаймні хоча б один з метафосфатних розплавів лужних металів, додавали до нього порошки металів р- та d-елементів в мольному співвідношенні з урахуванням наступних ХІМІЧНИХ рівнянь ЗМ'РОз+13/ЗАІ^5/ЗАІ2Оз+М1зРО4+1/4Р4+АІР (1), (M'=l_i,Na,K,Rb,Cs) ЗМ1РОз+13/ЗСг^5/ЗСг2Оз+М1зРО4+1/4Р4+СгР (2), (M'=l_i,Na,K,Rb,Cs) 3M'PO3+7/2Nb^5/2NbO2+M'3PO4+1/4P4+NbP (3), (M'=l_i,Na,K,Rb,Cs) ЗМ'РОз+7/2Мо^5/2МоО2+М'зРО4+1/4Р4+МоР (4), (M'=l_i,Na,K,Rb,Cs) 3M'PO3+7/2W^5/2WO2+Ml3PO4+1/4P4+WP (5), (M'=l_i,Na,K,Rb,Cs), здійснювали синтез шляхом температурної обробки отриманої суміші при температурі 1100К, на протязі 7-8год , реакцію проводять в атмосфері азоту (аргону) в градієнтній установці представленій на кресленні Для цього подрібнену вихідну суміш метафосфатного розплава та порошків металів р- та d-елементів вносили до реактора в корундовий тигель 8 Після заповнення системи інертним газом (аргоном) та здійснення нагрівання п в печі шахтного типу 6 до заданої температури 1100К, контролювали останню за допомогою термопари 1 Витримку при заданих умовах здійснювали в межах 7-8год до появи моно або полікристалічних фаз монофосфідів р- та d-елементів Спосіб було здійснено також при граничних значеннях температури (п 2-3) і при виході за температурні межі (п 4-5), а також при тих самих умовах, за прототипом (п 6) Дані зведено в таблицю (додається) Як видно з таблиці, саме при пропонованих режимах відбувається отримання високоякісних монофосфідів р-та d-елементів протягом значного зменьшення часу на 15-75 % Таблиця Об'єкт випробувань № п/п Температура синтезу, К 1 2 3 4 Показники ефективності Спосіб за прототипом тривалість синтезу год 7-8 10-15 5-6 5 Пропанований спосіб 1100 923 1253 800 розміри монокристалів, мм 0,1-0,7 0,2-0,5 0,2-1,3 1370 0,1-1,3 5-6 6 1073-1473 0,5-0,7 15-20 примітки взаємодія відсутня випаровування метафосфатного розплава неоднорідність спікання 49445 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71