Спосіб отримання монокристалів вольфрамових бронз

Спосіб отримання монокристалів вольфрамових бронз, який передбачає змішування вихідних порошкоподібних компонентів, які містять порошки вищого оксиду вольфраму та металічного вольфраму, здійснення їх синтезу при високих температурах, який відрізняється тим, що в процесі синтезу при високих температурах як флюс використовують принаймні один з евтектичних хлоридних розплавів лужних металів LiCI - K(Rb)CI в КІЛЬКОСТІ не менше 10-15 % від загальної маси вихідних порошкоподібних компонентів, синтез здійснюють при температурі 900-1173 К протягом 1-5 годин Винахід відноситься до області отримання монокристалів вольфрамових бронз, переважно W18O49, та ш , що можуть використовуватись як елементи в напівпровідниковій мікроелектроніці та сенсоробудуванні Найбільш близький за технічною суттю до винаходу та широко розповсюджений спосіб отримання монокристалів вольфрамових бронз - метод прямої взаємодії порошків вищого оксиду вольфраму і порошку металічного вольфраму (Руководство по неорганическому синтезу Справ, под ред Г Брауэра М Мир, 1986 Т 5 С1667), що передбачає змішування вихідних порошкоподібних компонентів, які містять порошки вищого оксиду вольфраму та металічного вольфраму, здійснення їх синтезу при високих температурах (1073 1173К), процес триває не менш, ніж 25 - ЗО год в умовах розрідження або при наявності інертної атмосфери, як транспортний агент ІНОДІ використовують леткі йодиди вольфраму або молекулярний йод ся за умов високих температур та негомогенності середовища синтезу, як наслідок, погіршується якість отриманих монокристалів вольфрамових бронз Як правило, за таким способом вдається отримати переважно полікристалічні порошки В основу винаходу поставлено завдання такого удосконалення способу отримання монокристалів вольфрамових бронз, при якому за рахунок здійснення синтезу при використані як флюсу одного з евтектичних хлоридних розплавів лужних металів LiCI - K(Rb)CI і значного зниження температурних границь синтезу та часу взаємодії, забезпечується у ряді випадків можливість отримання якісних монокристалів значних розмірів, поліпшення технологічності і зменшення енерговитрат Поставлене завдання вирішується тим, що у способі отримання монокристалів вольфрамових бронз, який передбачає змішування вихідних порошкоподібних компонентів, які містять порошок вищого оксиду вольфраму, порошок металічного вольфраму, здійснення їх синтезу при високих температурах, згідно винаходу в процесі синтезу при високих температурах використовують флюс, як такий використовують принаймні один з евтектичних хлоридних розплавів лужних металів LiCI K(Rb)CI, синтез здійснюють при температурі 900 1173К протягом 1 - 5год В запропонованому способі завдяки використанню пропонованих евтектичних хлоридних розплавів лужних металів як флюсу для синтезу мо Основними недоліками цього способу отримання монокристалів вольфрамових бронз є довготривалість, досить високі температури синтезу, багатостадійність процесу, низька технологічність і великі енерговитрати Використання вище наведеного способу отримання монокристалів вольфрамових бронз також ускладнюється процесами спікання, що мають місце при високих температурах та труднощами з розділенням ДВІЙНИКІВ та зростків, що утворюють ГО (О Ю 49563 ких температурах тигель з реакційною сумішшю накривають корундовою кришечкою 5 Синтез здійснювали шляхом температурної обробки отриманої суміші при температурі 973К, на протязі Згод , реакцію проводять у відкритих умовах в установці, представленій на кресленні Нагрівання здійснювали в печі шахтного типу 1 до заданої температури 973К, контролювали останню за допомогою термопари 4 Витримку при заданих умовах здійснювали протягом Згод Як затравку для росту монокристалів вольфрамових бронз та збільшення поверхні дотику евтектичний розплав реакційна суміш використовують вольфрамові пластини або вольфрамову проволоку 8, яку звільняють від поверхневих окислів та занурюють в тигель 2 під час синтезу Спосіб було здійснено також при граничних значеннях режимів (п 2 - 3) і при виході за їх межі (п 4 - 5), а також при тих самих умовах за прототипом (п 6) Використання температур 900 - 973 може призводити до утворення незначних кількостей полікристалічної фази WO2 та полікристалів вольфрамових бронз, що не впливає на якість отриманих за цих умов монокристалів вольфрамових бронз Дані зведено в таблицю (додається) Як видно з таблиці, саме при пропонованих режимах відбувається отримання якісних монокристалів вольфраморвих бронз зЛІНІЙНИМИ розПід тиглем 2 розміщували підсипку 3 з S1O2 мірами 0,1 - 5,0мм протягом значного зменшення або MgO для зменшення температурних градієнтів часу в 10 - ЗО разів, без використання вакумного та збільшення температурної інерціиності системи обладнання Вихідну суміш вищого оксиду вольфраму, порошку металічного вольфраму та флюсу 6, у КІЛЬКОСТІ не Таблиця (додаток) менше 10 - 15% від загальної маси вносили в коСпосіб отримання монокристалів вольфраморундовий тигель 2 Для запобігання випаровуванвих бронз ня вищого оксиду вольфраму та флюсу при висонокристалів вольфрамових бронз значно спрощується технологія синтезу, з'являється можливість швидко отримувати монокристали значних розмірів за невеликі проміжки часу Значне зниження температури та часу синтезу, недоцільність використання вакуумної атмосфери, пов'язано з активаційним впливом хлоридного евтектичного розплаву на поверхню металічного вольфраму, що проявляється в видаленні з його поверхні оксидних плівок та збільшенні КІЛЬКОСТІ поверхневих дефектів, а також в стабілізації реакційноактивних + оксокатюнів) Wo x що утворюються в процесі термічної дисоціації вищого оксиду вольфраму На кресленні (див Фіг) представлена схема установки для отримання дюксидів d-елементів яка містить муфельну піч шахтного типу 1, корундовий тигель 2, підсипку (з S1O2, або MgO) 3, термопару 4, кришечку з корунду (що запобігає випаровуванню флюсу та вищого оксиду вольфраму) 5, флюс 6, вихідну суміш порошків вищого оксиду вольфраму та порошку металічного вольфраму 7, вольфрамові пластини або вольфрамову проволоку 8 Приклад 1 Змішували порошок вищого оксиду вольфраму та металічного вольфраму в мольному співвідношенні згідно наступної хімічної реакцій Таблиця (додаток) ОБЄКТ ВИПРОБУВАНЬ № п/п ТЕМПЕРАТУРА СИНТЕЗУ, К тривалість синтезу год 1 973 3,0 ЛІНІЙНІ розміри монокристалів мм 1,0-3,0 2 5,0 0,1 - 1,1 3 ПРОПОНОВАНИЙ СПОСІБ 900 1173 1,5 1,0-5,0 4 5 СПОСІБ ЗА ПРОТОТИПОМ 6 823 1373 1073- 1173 1,0- 1,5 25-30 атмосфера синтезу відкрита тема відкрита тема відкрита тема відкрита тема сиссиссиссис 1,0-3,0 відкрита система 0,1 - 1,0 умови розрідження, або інертний газ ПРИМІТКИ — — — взаємодія відсутня випаровування вищого оксиду вольфраму та евтектичного хлоридного розплаву утворення ДВІЙНИКІВ зростків, та полікристалічного порошку 49563 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