Способ получения монокристаллов двуокиси ванадия

Союз Советских Социалистических Республикубликовано 23.06.82. Бюллетень23 елам изобретений и открыти Дата опубликования описания 23.0 72) Авторы изобретен В. А. Переляев, В, И, Миллер и Г, П, Швейкинститут химии Уральского научного центра АН СС) Заявите ОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ДВУОКИСИ ВАНАДИЯ(54) а процесса, Моноавнительно мелкиеолжается длителькристаллов альных усло О атрия и укатуре 400 С,1Изобретение относится к технологии получения монокристаллов окислов переходных металлов, а именно двуокиси ванадия,которые находят применение в электроникев качестве полупроводниковых переключателей, матриц для записи голограмм, терморезисторов, оптических запоминающихустройств.Известен способ получениядвуокиси ванадия в гидротермвиях в растворе гидроокиси нсусной кислоты при темпердавлении 1330 атм 11.Однако по известному способу получаюткристаллы размером лишь 0,6 мм. 15Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению является способ получениямонокристаллов двуокиси ванадия из расплава пятиокиси ванадия в потоке неокис Оляющего газа, например азота, подаваемого в верхнюю часть тигля,Температуру в печи поднимают со скоростью 1 град/ч до 1350 С, после чего систему охлаждают 21.25Система подвода неокисляющего газаобеспечивает диссоциацию пятиокиси ванадия по всему объему расплава, что вызывает появление большого числа зародышейдвуокиси ванадия. Этому также способствует высокая температуркристаллы получают ср5 - 10 мм, процесс продное время.Цель изобретения - увеличение размеров монокристаллов двуокиси ванадия.Поставленная цель достигается тем, что термическое разложение пятиокиси ванадия, включающее выдержку расплава пятиокиси ванадия в неокисляющей газовой среде проводят первоначально при нагреве до 800 в 9 С и при подаче струи газа к локальному участку поверхности расплава, а затем путем создания вакуума 10 -- 10 -мм рт. ст, и выдержки при 1000 - 1050 С.Процесс получения монокристаллов двуокиси ванадия осуществляют следующим образом: пятиокись ванадия помещают в кварцевый тигель, а затем в кварцевую ампулу, нагревают в печи до 800 - 900 С и выдерживают при этой температуре 45 - 50 ч в потоке неокислительного газа, например гелия. Неокислительный газ подают направленным потоком непосредственное к расплаву пятиокиси ванадия через капилляр. Это способствует преимущественной диссоциации пятиокиси ванадия в ограниченном участке расплава, где появляется незначительное число зародышей новойЗаказ 7 бб/21 Изд. Юа 158 Тираж 577 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр,Сапунова, 2 3фазы - двуокиси ванадия. Сравнительноневысокая температура процесса (800 -900 С) также снижает количество зародышей по всей массе расплава, В дальнейшем,по мере диссоциации, обеспечивается преимущественный рост незначительного числапоявившихся зародышей, причем растущиекристаллы ориентируются вдоль тигля вместе подачи неокислительного газа. Затемс целью полного разложения пятиокиси ванадия повышают температуру до 1000 -1050 С, прекращают подачу неокислительного газа, а в системе создают вакуум10 -- 10 -мм рт, ст, и процесс продолжаютеще 22 - 24 ч,На этой стадии скорость диссоциации пятиокиси ванадия значительно увеличивается, но в основном продолжается рост ужепоявившихся кристаллов двуокиси ванадия.Разряжение 10 -- 10 - з мм рт. ст. являетсяоптимальным, так как при более высокомдавлении монокристаллы двуокиси ванадияоказываются загрязненными пятиокисьюванадия, а при более глубоком вакууме образуются так называемые окисные фазыМангели. Предлагаемым способом получают совершенные призматические монокристаллы двуокиси ванадия, в основном, размером 10 - 20 мм (70 - 80 о) и 20 - 307 оразмером 5 - 10 мм.П р и м е р, 25 г пятиокиси ванадия (высушенной при 300 С) марки ОСЧ МРТУ-2031-64 загружают в кварцевый тигель,а затем в кварцевую ампулу и нагревательную печь. Через капилляр с помощьюрегулирующей системы в тигель подают гелий со скоростью 0,1 - 9 л/мин и нагреваютпри 900 С в течение 46 ч, Затем температуру поднимают до 1000 С, прекращают поток гелия, в системе создают вакуум10 -мм рт. ст. и выдерживают еще 23 ч,после чего систему охлаждают до комнатной температуры,Получают кристаллы двуокиси ванадияразмером 10 - 20 мм (70 ) и 5 - 10 мм(25/) .Согласно рентгеноструктурному анализуполученные монокристаллы принадлежат кмоноклинной сингонии с параметрами:а=5,71, 0=4,52, с=5,353, Р=122,41 А. Содержание примесей: Мп-4; Ге10-, Сц 10 - 4. Сй 10 - 4,% 10 - 4. Со 10 - 4. РЬ 10 з, 81 510 зМагнитная восприимчивость Х 10- (смз/моль) при 57 С составляет 66,48; при 87 С 631,56,Таким образом, предлагаемый способ получения монокристаллов двуокиси ванадия обеспечивает получение более крупных монокристаллов (10 - 20 мм) с минимальным содержанием примесей, обладающих улучшенными магнитными характеристиками.Длительность процесса также значительно сокращена. Так в известном способе процесс длится, не включая стадии охлаждения, 112 ч, в предлагаемом же способе 75 - 80 ч. Кроме того, предлагаемый способ позволяет получать монокристаллы двуокиси ванадия в кварцевом тигле вместо платинового, что значительно дешевле, а также исключается возможность загрязнения моно- кристаллов двуокиси ванадия материалом тигля, так как кварц при этих температурах практически не реагирует с расплавом пятиокиси ванадия,Загрязнение расплава кремнием при 1100 С 0,0057 о, тогда как при 800 С в расплав переходит 0,02% платины. Способ получения монокристаллов двуокиси ванадия путем термического разложения пятиокиси ванадия, включающий выдержку расплава пятиокиси ванадия в неокисляющей газовой среде, о т л и ч а ющ и й ся тем, что, с целью увеличения размеров монокристаллов, первоначально пяти- окись ванадия нагревают до 800 в 9 С и подают струю газа к локальному участку поверхности расплава, затем создают вакуум 10 -- 10 -мм рт. ст. и выдерживают расплав при 1000 в 10 С. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе