Спосіб отримання кристалічного аргіродиту ag8sise6

Реферат: Винахід стосується технології отримання напівпровідникових матеріалів, зокрема полікристалічного Ag8SiSe6. Спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SiSe6, згідно з яким кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонент срібла, кремнію, селену напівпровідникової чистоти, взятих у стехіометричному співвідношенні, вакуумують до -4 залишкового тиску (0,9-1,2)∙10 тор, відпаюють та нагрівають. Нагрівання здійснюють так, щоб синтезувати бінарні сполуки Ag2Se і SіSe2. Наступним нагріванням досягають температури UA 108169 C2 (12) UA 108169 C2 початку реагування між бінарними сполуками Ag2Se і SiSe2 та синтезування аргіродиту Ag8SiSe6 і створюють умови для такого реагування. Спосіб дозволяє суттєво зменшити його енергозатратність та гарантує одержання сполуки стехіометричного складу. UA 108169 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до технології отримання напівпровідникових матеріалів із змішаною електронно-іонною провідністю, зокрема до способу синтезу полікристалічного Ag 8SiSe6, який може бути використаний в цифровій мікроелектроніці для формування елементів резистивного перемикання. Відомий спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SiSe6 сплавленням елементів високої ступені чистоти, взятих у стехіометричному співвідношенні в запаяних в кварцових ампулах при максимальній температурі процесу 1200 °C (швидкість нагріву не вказана) з тривалістю синтезу 50 год. Крупнокристалічні зразки одержані повільним охолодженням розплаву. [Бендорюс Р.А., Киндурис А.С., Цветкова Е.В., Шилейка А.Ю. Край поглощения lV соединений Ag8M Se6 при гидростатических давлениях. Неорганические материалы. - 1976, - Т. 12, - № 10, - С.1745-1748] Отже, описаний спосіб отримання кристалічних зразків аргіродиту Ag8SiSe6 характеризується відсутністю контролю процесів синтезу (контейнер є "чорною скринькою"), зв'язування селену та стехіометричності і є суттєво енергозатратним. Найбільш близьким до пропонованого способу отримання кристалічного аргіродиту Ag8SiSe6, згідно з яким кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонентів (срібла, кремнію, селену) напівпровідникової чистоти, взятих у стехіометричному -2 співвідношенні, вакуумують до залишкового тиску 10 тор, відпаюють та повільно (близько 3 діб) нагрівають до температури, яка перевищувала температуру ліквідуса Ag 8GeSe6 на 50 °C (тобто до Т  1253 К) [Gorochov О. Les composes Ag8MX6 (Μ = Si, Ge, Sn et Χ = S, Se, Те). Bulletin de la société chimique de France. 1968. - № 6. - P. 2263-2275]. Але, цей метод отримання кристалічних зразків аргіродиту Ag 8SiSe6 характеризується відсутністю контролю процесів синтезу (як і в попередньому випадку контейнер є "чорною скринькою") зв'язування селену, та високою енергозатратністю, оскільки використовується повільне (протягом 72 годин) нагрівання. В основу винаходу поставлена задача створити спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SiSe6, в якому би за рахунок нових дій та операцій можна було б отримати сполуки гарантовано стехіометричного складу і мінімізувати час процесу синтезу та його енергозатратність. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання кристалічного аргіродиту Ag8SiSe6, згідно з яким кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонент срібла, кремнію, селену напівпровідникової чистоти, взятих у стехіометричному співвідношенні, -4 вакуумують до залишкового тиску (0,91,2) 10 тор, відпаюють та нагрівають. Згідно з винаходом, при нагріванні проводять першу витримку при температурі в діапазоні Твит1 = (500720) K до проходження хімічних реакцій (ХР) зв'язування селену шляхом одночасного синтезування бінарних сполук Ag2Se та SiSe2, після подальшого нагрівання проводять другу витримку при температурі в діапазоні Твит2 = (11501165) К до синтезування із бінарних компонент Ag2Se та SiSe2, аргіродиту Ag8SiSe6, та третю температурну витримку при температурі в діапазоні температур Твит3 = (12621300) K до досягнення гомогенізації розплаву і охолоджують. Запропонований спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag 8SiSe6 ґрунтується на експериментальному встановленні температурних інтервалів протікання хімічних реакцій та факту поетапності проходження процесів синтезу (спочатку в температурному інтервалі Твит1 синтезуються бінарні сполуки Ag2Sc та SiSe2, а в подальшому - в температурному інтервалі Твих2 синтезується аргіродит Ag8SiSe6); встановленні факту низькотемпературного зв'язування селену (виключення небезпеки вибуху) та можливості збільшення швидкості нагрівання, що впливає на скорочення часу процесу синтезу, мінімізує енергозатратність а також гарантує стехіометричність сполуки і описується наступними реакціями: Sc+2Ag=-Ag2Se, (зв'язування селену сріблом) (1) 2 Se+Si=SiSe2, (зв'язування селену кремнієм) (2) в температурному інтервалі ΔΤΧΡ1 = (500720) К; 4Ag2Se+SiSe2=Ag8SiSe6 (утворення аргіродиту) (3) в температурному інтервалі ТХР3 = (11501160) K. 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, SiSe2 та аргіродиту Ag8SiSe6. Спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SiSe6 здійснюється так. Кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонентів (срібла, кремнію, селену) напівпровідникової -4 чистоти, взятих у стехіометричному співвідношенні, вакуумують до залишкового тиску 1·10 тор, відпаюють та нагрівають. При нагріванні проводять температурні витримки: 1 UA 108169 C2 5 10 першу - при температурі з діапазону Твит1 = (500720) К до проходження хімічних реакцій зв'язування селену шляхом синтезування бінарних сполук Ag 2Se та SiSe2; другу (після подальшого нагрівання) - при температурі з діапазону ΔΤвит2 = (11501160) K до синтезування аргіродиту Ag8SiSe6 із бінарних сполук Ag2Se і SiSe2; та третю - при температурі з діапазону Твит3 = (12621300) K до досягнення гомогенізації розплаву. При наступному охолодженні одержуємо кристалічну сполуку гарантовано стехіометричного складу, одержану з мінімізацією часу синтезу і енергозатратності. Приклад Для приготування шихти використані матеріали: гранульований аморфний селен; срібло металеве, листове; кремній кристалічний. При масі наважки m шихти =1,5 г., швидкості нагрівання β наг= 7 К/хв., у температурних інтервалах протікання хімічних реакцій використані такі часові витримки t і їх температури Τвит, як показано в табл. Таблиця Технологічні параметри (температури витримок Т вит і їх тривалість t) синтезу аргіродиту Ag8SiSe6. Номер витримки Тривалість витримок t, хв. Твит, K Температури витримок Твит, K Перша 500720 500  60 Друга 11501165 1160  20 Третя 12621300 1290  50 Процеси синтезування Ag2Se, SiSe2 синтезування Ag8SiSe6 гомогенізація розплаву 15 20 Як видно з таблиці, загальний час витримок становить 2,2 години. Для нагрівання ампули з шихтою до найвищої температури, при швидкості нагріву 7 K/хв, необхідно 2,4 год. Отже, загальний час синтезування з врахуванням нагрівання та витримок становить 5 години (проти 72 годин у прототипу), що у 14,4 разу менше, ніж у прототипу. Після закінчення синтезу ампулу охолоджували протягом 2,4 годин зі швидкістю охол = 7 K/хв. з утворенням полікристалічного зливку сполуки аргіродиту Ag 8GeSe6 з гарантованим стехіометричним складом. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 Спосіб отримання кристалічного аргіродиту Ag8SiSe6, згідно з яким кварцову ампулу, завантажену шихтою елементарних компонент срібла, кремнію і 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 з діапазону Твит1 = 500-720 K до проходження хімічної реакції зв'язування селену шляхом синтезування бінарних сполук Ag 2Se та SiSe2, після подальшого нагрівання проводять другу температурну витримку при температурі з діапазону Твит2 = 1150-1165 K до проходження хімічної реакції синтезування аргіродиту Ag 8SiSe6 із бінарних сполук Ag2Se і SiSe2, третю температурну витримку проводять при температурі з діапазону Твит3 = 1262-1300 K до досягнення гомогенізації розплаву і охолоджують. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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