Спосіб отримання кристалічного аргіродиту ag8snse6

Реферат: Винахід стосується технології отримання напівпровідникових матеріалів із змішаною електронно-іонною провідністю, зокрема до способу синтезу полікристалічного Ag 8SnSe6. Заявлено спосіб отримання, згідно з яким кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонент срібла, олова, селену напівпровідникової чистоти, взятих у стехіометричному -4 співвідношенні, вакуумують до залишкового тиску (0,9-1,2) 10 тор та нагрівають. Нагрівання UA 107754 C2 (12) UA 107754 C2 здійснюють так, що при досягненні температури протікання хімічних реакцій зв'язування селену і синтезування бінарних сполук Ag2Se і SnSe2, створюють умови для такого реагування. Наступним нагрівання досягають температури початку реагування між бінарними сполуками Ag2Se і SnSe2 та синтезування аргіродиту Ag8SnSe6 і створюють умови для такого реагування. Запропонований спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SnSe6 дозволяє суттєво зменшити його енергозатратність та гарантує одержання сполуки стехіометричного складу. UA 107754 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до технології отримання напівпровідникових матеріалів із змішаною електронно-іонною провідністю, зокрема до способу синтезу полікристалічного Ag8SnSe6, який може бути використаний в електронному приладобудуванні, зокрема в цифровій мікроелектроніці для формування елементів резистивного перемикання. Відомий спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SnSe6 із шихти елементарних компонентів срібла, олова, селену напівпровідникової (більше 99,99 вагових % основної речовини) чистоти, взятих у стехіометричному співвідношенні, завантажують в кварцову ампулу, вакуумують та відпаюють, після чого нагрівають до температури 1073 К (швидкість нагріву не вказана). Тривалість синтезу при цій температурі становила 4 год. з використанням неперервного вібраційного перемішування. В подальшому ампулу охолоджують із швидкістю 10 К/год. до температури 670 К і витримують при цій температурі 250 год. Потім охолоджують із швидкістю 10 К/год. до температури 470 К. При цій температурі вимикають піч і ампула охолоджується до кімнатної температури [L.D. Gulay, I.D. Oleksceyk and O.V. Parrasyuk. Crystal structure of P-Ag8SnSe6. Journal of Alloys and Compounds.-2002.-339 (1-2). - P. 113-117]. Отже, цей спосіб отримання кристалічних зразків аргіродиту Ag8SnSe 6 характеризується відсутністю контролю процесів синтезу та зв'язування селену (контейнер "чорна скринька"), не забезпечує умов стехіометричності і є суттєво енергозатратним. Найбільш близьким до пропонованого способу отримання кристалічного аргіродиту Ag8SnSe6, згідно з яким кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонентів срібла, олова, селену напівпровідникової чистоти, взятих у стехіометричному співвідношенні, -2 вакуумують до залишкового тиску 10 тор та повільно (близько 3 діб) нагрівають до температури, яка перевищувала температуру ліквідуса Ag 8SnSe6 на 50 °C (тобто до Т≈1058 К) [Gorochov О. Les composes Ag8MX6 (М = Si, Ge, Sn et X=S, Se, Те). Bulletin de la societe chimique de France.-1968. - № 6. - P. 2263-2275]. Але, цей спосіб отримання кристалічних зразків аргіродиту Ag 8SnSe6 характеризується відсутністю контролю процесів синтезу (контейнер - "чорна скринька"), та високою енергозатратністю, оскільки використовується повільне (протягом 72 годин) нагрівання. В основу винаходу поставлена задача створити спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SnSe6, в якому би за рахунок нових дій та операцій можна було б отримати сполуки гарантованого стехіометричного складу і мінімізувати час процесу синтезу та його енергозатратність. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання кристалічного аргіродиту Ag8SnSe6, згідно з яким кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонент срібла, олова, селену напівпровідникової чистоти, взятих у стехіометричному співвідношенні, -4 вакуумують до залишкового тиску (0,9-1,2) 10 тор та нагрівають, згідно винаходу, при нагріванні проводять першу витримку при температурі в діапазоні ΔТ віт1=493 К  570 К до проходження ХР зв'язування селену шляхом синтезування бінарних сполук Ag 2Se і SnSe2, після подальшого нагрівання проводять другу витримку при температурі в діапазоні АТ вит2=700 К  720 К до синтезування аргіродиту Ag8SnSe6 із бінарних сполук Ag2Se і SnSe2, та третю температурну витримку при температурі в діапазоні температур АТ вит3=1020 К  1070 К до досягнення гомогенізації розплаву і охолоджують. Запропонований спосіб отримання аргіродиту Ag8SnSe6 ґрунтується на експерментально встановленому факті поетапності синтезу, який полягає в тому, що спочатку в температурному інтервалі ΔТвит1 синтезуються бінарні сполуки Ag2Se і SnSe2, а в подальшому - в температурному інтервалі АТвит2 синтезується аргіродит Ag8SnSe6; встановленні факту низькотемпературного зв'язування селену (виключення небезпеки вибуху); та можливості збільшення швидкості нагрівання (скорочення часу процесу та мінімізація енергозатратності) і описується наступними реакціями: Se+2·Ag=α-Ag2Se, (зв'язування селену сріблом) (1) в температурному інтервалі ΔТХР1 = (577  630) К; 2 Se+Sn=SnSe2, (зв'язування селену оловом) (2) в температурному інтервалі АТХР2 = (577  700) К; 4·Ag2Se+SnSe2=Ag8SnSe6 (3) в температурному інтервалі ΔТХР3 = (700  720) К. При досягненні температур початку інтервалу протікання ХР створюємо умови для реагування - часові витримки, що призводить до зв'язування селену і забезпечують стехіометричність складу утворюваних сполук Ag2Se, SnSe2 та аргіродиту Ag8SnSe. Спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SnSe6 здійснюється так. 1 UA 107754 C2 5 10 15 Спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SnSe6, згідно з яким кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонент срібла, олова, селену напівпровідникової чистоти, взятих у стехіометричному співвідношенні, вакуумують до залишкового тиску (0,91,2) -4 10 тор та нагрівають. При нагріванні проводять першу витримку при температурі в діапазоні ΔТвит1=493 К  570 К до проходження хімічних реакцій синтезування бінарних сполук Ag2Se і SnSe2 і, отже, зв'язування селену. Після подальшого нагрівання проводять другу витримку при температурі в діапазоні ΔТвит2=700 К  720 К до синтезування аргіродиту Ag 8SnSe6 із бінарних сполук Ag2Se і SnSe2. При подальшому нагріванні проводять третю витримку при температурі в діапазоні температур ΔТвит3=1020 К  1070 К до досягнення гомогенізації розплаву. Після цього ампулу охолоджують. В результаті одержуємо сполуку гарантованого стехіометричного складу з мінімізацією часу синтезу і енергозатратності. Приклад: Для приготування шихти використані матеріали: гранульований аморфний селен; срібло металеве, листове; олово металеве, кускове. При масі заважки m шихти =1,5 г., швидкості нагрівання β наг=7 К/хв., у температурних інтервалах протікання хімічних реакцій, в яких проводяться витримки ΔТ вит, використані такі часові витримки Δt і їх температури Т вит, як показано в табл. 1. Таблиця 1 Технологічні параметри (температури витримок і їх тривалість) синтезу аргіродиту Ag 8SnSe6. Витримки Перша Друга Третя 20 ΔТвит, К 493  570 700  720 1020  1070 Твит, К 500 720 1050 Δt, хв ≈60 ≈40 ≈50 Як видно з табл.1, загальний час синтезу сполуки з врахуванням температурних витримок становить 4,35 години проти 72 годин у прототипу, що у 17 разів менше. Після закінчення синтезу ампулу охолоджували протягом двох годин зі швидкістю β охол=7 К/хв. з утворенням полікристалічного зливку сполуки аргіродиту Ag 8SnSe6. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 Спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag 8SnSe6, згідно з яким кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонент срібла, олова, селену напівпровідникової чистоти, взятих у стехіометричному співвідношенні, вакуумують до залишкового тиску (0,9-1,2) -4 10 тор та нагрівають, який відрізняється тим, що при нагріванні проводять першу температурну витримку при температурі в діапазоні ΔТ вит1 = 493-570 K до проходження хімічних реакцій зв'язування селену шляхом синтезування бінарних сполук Ag 2Se і SnSe2, після подальшого нагрівання проводять другу температурну витримку при температурі в діапазоні ΔТвит2=700-720 K до синтезування аргіродиту Ag8SnSe6 із бінарних сполук Ag2Se і SnSe2, та третю температурну витримку при температурі в діапазоні температур ΔТ вит3=1020-1070 K до досягнення гомогенізації розплаву і охолоджують. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2