ФЕРРИМАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ

ФЕРРИМАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ


RU (11) 2142521 (13) C1

(51) 6 C30B29/46, C01G37/04, C01G43/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97108631/12 
(22) Дата подачи заявки: 1997.05.26 
(45) Опубликовано: 1999.12.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Индосова В.М., Сухвало С.В. и др. Получение и свойства монокристаллов сульфохромита железа. Изв.АН СССР, Сер. "Неорганические материалы". 1983, т.19, N 2, с.197 - 199. SU 519213 A 1976. EP 0173642 A3, 1986. Еремин К.В. Конешова Т.И., Новоторцев В.М. Исследование физико-химического взаимодействия FeTe2 с Cr3Te4 в тройной системе Fe - Cr - Te. ЖНХ 1992, т.95, N 10, с.2629 - 2633. Белов К.П., Третьяков Ю.Д. и др. Магнитные полупроводниковые халькогенидные шпинели. - М.: Изд-во МГУ, 1981, с.279. 
(71) Заявитель(и): Институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова РАН 
(72) Автор(ы): Конешева Т.И.; Филатов А.В.; Новоторцев В.М. 
(73) Патентообладатель(и): Институт общей и неорганической химии им.Н.С.Курнакова РАН 
Адрес для переписки: 117907, ГСП-1, Москва, Ленинский проспект, 31, ИОНХ РАН, Зам.директора Кузнецову Н.Т. 

(54) ФЕРРИМАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ 

Изобретение относится к области изыскания материалов, которые могут найти применение как ферримагнитные полупроводники при создании элементов памяти, а также в многофункциональных приборах и интегральных схемах. Технический результат - создание материала, обладающего одновременно ферримагнитными свойствами при комнатной температуре и полупроводниковыми свойствами. Предложен ферримагнитный полупроводниковый материал, представляющий собой твердый раствор дителлурида железа в тетрателлуриде трихрома при следующем соотношении компонентов, мол.%: дителлурид железа 3-12, тетрателлурид трихрома 88-97. Предложенные твердые растворы обладают магнитными свойствами при комнатной температуре (температура Кюри 300 К), что позволяет их использовать в приборах не требующих специального охлаждения. Значение намагниченности составляет 90-100 у.е. По величине удельного сопротивления при различных температурах предложенный материал можно отнести к полупроводникам (удельное сопротивление при 300 К составляет (0,7-7,6)10 омсм, при 77 К 60-80 омсм). Уникальное сочетание полупроводниковых и магнитных свойств твердых растворов делает их перспективными для широкого практического использования. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области неорганической химии, конкретно к твердым растворам дителлурида железа в тетрателлуриде трихрома, которые могут найти применение как ферримагнитные полупроводники при создании элементов памяти, а также в многофункциональных приборах и интегральных схемах.

Данный твердый раствор относится к классу халькохромитов элементов восьмой и шестой групп Периодической системы [1].

Наиболее интересным с практической точки зрения из этого класса веществ являются твердые растворы железа Cr7-xFexTe8 и CrxFe2-xTe3 (x=0-2) в теллуриде хрома [2, 3]. Эти твердые растворы характеризуются тем, что они кристаллизуются в гексагональной сингонии с кристаллической структурой типа NiAs. Данные твердые растворы могут быть получены многократной прокалкой при 950oC соответствующих количеств элементов в эвакуированных кварцевых ампулах [4].

Однако описанные выше твердые растворы железа в теллуриде хрома обладают магнитными свойствами при комнатной температуре, но не обладают полупроводниковыми свойствами, что не позволяет при их использовании в электронных приборах применять для их управления одновременно магнитное и электрическое поле.

Ближайшим решением поставленной задачи является ферримагнитный полупроводниковый материал - сульфохромит железа FeCr2S4, имеющий температуру магнитного упорядочения 177 - 200. Сульфохромит железа получают путем взаимодействия карбонильного железа, серы и трихлорида хрома в эвакуированной кварцевой ампуле при 1170 - 1220 K с последующим удалением образовавшегося FeCl2 кипячением в дистиллированной воде [5].

Описанный материал обладает одновременно полупроводниковыми и магнитными свойствами, однако магнитные свойства присущи этому материалу только при пониженной температуре (т. е. ниже комнатной), что создает определенные трудности при использовании этого материала в различных приборах.

До настоящего времени не было найдено халькохромита элементов шестой и восьмой групп, обладающего одновременно магнитными свойствами при комнатной температуре и полупроводниковым характером проводимости.

Целью данного изобретения является изыскание материала, обладающего полупроводниковым характером проводимости и одновременно ферримагнитными свойствами при комнатной температуре.

Согласно изобретению указанная цель достигается тем, что ферримагнитный полупроводниковый материал представляет собой твердый раствор дителлурида железа FeTe2 в тетрателлуриде трихрома Cr3Te4 при следующем соотношении компонентов, мол.%: FeTe2 3 - 12; Cr3Te4 88 - 97.

Твердый раствор дителлурида железа в тетрателлуриде трихлора получают путем взаимодействия стехиометрических количеств железа, хрома и теллура в эвакуированной ампуле при температуре 950oC с последующим отжигом при 600oC в течение 800 часов. Выход поликристаллического продукта 98%.

Монокристаллы данного твердого раствора получают из предварительно синтезированного поликристаллического продукта методом направленной кристаллизации в печи с температурным градиентом.

При содержании FeTe2 выше 12% снижается намагниченность твердого раствора и температура перехода в ферримагнитное состояние (температура Кюри). При концентрации дителлурида железа менее 3% полупроводниковые свойства не проявляются.

Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является то, что ферримагнитный полупроводниковый материал представляет собой твердый раствор дителлурида железа в тетрателлуриде трихрома при вышеуказанном соотношении компонентов.

Твердый раствор FeTe2 : Cr3Te4 имеет конгруэнтный характер плавления, Tпл = 1560oC, кристаллизуется в гексагональной сингонии с параметрами элементарной ячейки a=3,93 А, c=5,95 и величину микротвердости 80 ГПа. Величины удельного сопротивления составляют (0,7-7,6)10 Омсм при 300 K, при температуре 77 K - 60 Омсм.

Из приведенных характеристик видно, что величина удельного сопротивления уменьшается с ростом температуры, то есть полученный материал - полупроводник.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Навески 0,0089 г железа, 0,2226 г хрома и 0,7685 г теллура (что соответствует стехиометрическому составу твердого раствора, содержащего 10 мол.% FeTe2 и 90 мол.% Cr3Te4) загружают в кварцевые ампулы. Ампулы откачивают до остаточного давления 210-3 Па, отпаивают и помещают в печь, температуру которой медленно (20 град/час) повышают до 950oC и выдерживают при этой температуре 170 час, затем медленно охлаждают до комнатной. После синтеза образцы растирают в агатовой ступке, вновь загружают в кварцевые ампулы, которые затем откачивают, отпаивают и отжигают при 600oC 800 час. Выход твердого раствора составляет 0,9800 г (98%).

Из данного образца методом направленной кристаллизации получают монокристаллы размером 2x2x1 мм.

Параметры полученной фазы контролируют по данным дифференциально-термического анализа (на кривой нагревания до 1200oC присутствовал только один эффект при 600oC, соответствующий температуре фазового перехода в Cr3Te4), по данным рентгенофазового анализа на рентгенограмме отсутствовали линии, характерные для Cr3Te4 и FeTe2, а также линии, характерные дли Cr, Fe и Te; параметры элементарной ячейки фазы твердого раствора составляли a=3,93; c= 5,95. Эти данные свидетельствуют о том, что полученный твердый раствор однороден.

Аналогично получают твердые растворы других составов. Данные по магнитным и полупроводниковым свойствам образцов разных составов приведены в таблице.

По сравнению с ближайшими аналогами полученные твердые растворы дителлурида железа в тетрателлуриде трихрома отличаются тем, что обладают магнитными свойствами при комнатной температуре (температура Кюри 300 K), что позволяет их использовать в приборах, не требующих специальной системы охлаждения.

По величине удельного сопротивления при различных температурах данные твердые растворы можно отнести к полупроводникам, тогда как их аналог Cr3Te4 является металлом.

Уникальное сочетание полупроводниковых и магнитных свойств твердых растворов дителлурида железа в тетрателлуриде трихрома делает их перспективным материалом для широкого практического использования.

Литература

1. Белов К. П., Третьяков Ю.Д. и др. "Магнитные полупроводниковые халькогенидные шпинели", М., Изд-во МГУ, 1981, с. 279.

2. Makovetskyi G. I. Magnetic Proerties of the Cr7-xFexTe8 (x=0 to 3) System. Phys. Status Solidi (a) 1983, 78, K39.

3. Terzieff P. The Magnetism of the NiAs-Type Solid Solution CrxFe2Te3. Physica 1983, 122B, 43-48.

4. Еремин К.В., Конешова Т.И., Новоторцев В.М. Исстедование физико-химического взаимодействия FeTe2 с Cr3Te4 в тройной системе Fe-Cr-Te. ЖНХ 1992, т. 95, N 10, с. 2629-2633.

5. Индосова В.М., Сухвало С.В. и др. Получение и свойства монокристаллов сульфохромита железа. Изв. АН СССР, сер. Неорганические материалы, 1983, т. 19. N 2, с. 197-199. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Ферримагнитный полупроводниковый материал, включающий железо, хром и халькоген, отличающийся тем, что материал представляет собой твердый раствор дителлурида железа в тетрателлуриде трихрома при следующем соотношении компонентов в твердом растворе, мол.%:

Дителлурид железа - 3 - 12

Тетрателлурид трихрома - 88 - 97




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru