Склокерамічні матеріали на основі компонента з фазовим переходом метал-напівпровідник - Автореферат

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІВОН Олександр Іванович УДК 536.425 536.764 666.266.6 СКЛОКЕРАМІЧНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ КОМПОНЕНТА З ФАЗОВИМ ПЕРЕХОДОМ МЕТАЛ-НАПІВПРОВІДНИК 01.04.07 - фізика твердого тіла АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук Дніпропетровськ - 2008 Дисертацією є рукопис. Робота виконана в Дніпропетровському національному університеті, Міністерство освіти і науки України. Фазовий перехід метал-напівпровідник (ФПМН) є переходом першого роду, який спостерігається в оксидах та сульфідах перехідних металів і супроводжується перебудовою їх енергетичної структури. Причиною є незворотні зміни (деградація) фізичних параметрів кристалів з ФПМН при термоциклюванні через температуру фазового переходу Tt. Яскравим представником матеріалів з ФПМН є діоксид ванадію (VO2), який має зручну для багатьох практичних застосувань температуру переходу Tt ~ 341 K і стрибок електропровідності в її межах 102 - 105. Напрямок дисертаційної роботи пов’язаний з планами науково-дослідних робіт і держбюджетними темами, які виконувались і виконуються в Дніпропетровському національному університеті на факультеті „Фізики, електроніки та комп’ютерних систем”: координаційний план АН СРСР на 1981-1985 р. за темою „Исследование свойств материалов твердотельной электроники с целью их оптимального использования” (звіт з НДР за 1983 та 1985 р., № держреєстр. 0194U001000); № 06-83-98 „Дослідження впливу деградаційних факторів на електронні явища в неоднорідних оксидних системах” (Науково-технічний план Міністерства освіти України, наказ № 37 від 13.02.97 р., № держреєстр. Розвиток експериментальних методик одержання і дослідження кристалічного порошку VO2 та ванадієво-фосфатних стекол (ВФС), вивчення кристалізації ВФС та побудова фазової діаграми системи V2O5-P2O5, дослідження кінетики розчинення VO2 в розплавах V2O5 та ВФС і побудова моделі цього процесу. Визначення і фізичне обґрунтування на основі отриманих даних оптимальних режимів синтезу кераміки на базі VO2 та ВФС, які забезпечують заданий комплекс електрофізичних властивостей, насамперед величину стрибка електропровідності склокераміки при ФПМН в VO2 не менше, ніж 102. 2. Встановлено закономірності формування фазового складу і мікроструктури склокераміки в системах VO2-ВФС, VO2-ВФС-SnO2, VO2-ВФС -Cu, VO2-ВФС-Cu-SnO2, VO2-ВФС-Zn-SnO2, VO2-ВФС-Cu-TiO2 і VO2-ВФС -Cu-ZnO. Показано, що провідну роль для формування такого кластеру в склокераміці на основі VO2 грають провідникові містки між кристалітами VO2, які виникають в процесі синтезу за рахунок зростання кристалітів VO2, легування скла міддю і кристалізації фази V5O9. 5. Встановлено, що модифікування склокераміки міддю і SnO2 дозволяє подолати деградацію при термоциклюванні. 7. Розроблено нову методику визначення за даними ДТА вмісту VO2 в гетерогенних матеріалах з відносною похибкою не більше ± 5% при вмісті VO2 від 20 до 100 ваг. Основні результати дисертації доповідались і обговорювались на: VII-ой Всесоюзной конференции по стеклообразному состоянию (Ленинград, 1981); Всесоюзной конференции „Новые электронные приборы и устройства” (Москва, 1982); Всесоюзной конференции „Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов” (Кишинев, 1982); Всесоюзной конференции „Новые процессы и оборудование для получения веществ реактивной квалификации” (Днепропетровск, 1982); I-ой Всесоюзной конференции по электрохимии (Москва, 1982); X National Scientific and Technical Conference with international participation „Glass and fine ceramics” (Varna, Bulgaria, 1990); International Conference on Electronic Ceramics & Applications (Aveiro, Portugal, 1996); International Conference of the European Ceramic Society „Euro Ceramics VI” (Brighton, UK, 1999); XIII-ой научно-технической конференции „Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления «Датчик-2001»” (Судак, 2001); 1-й Українській науковій конференції з фізики напівпровідників УНКФН-1 (Одеса, 2002); IV-й Міжнародній школі-конференції “Актуальні проблеми фізики напівпровідників” (Дрогобич, 2003); V-й Міжнародній школі-конференції “Актуальні проблеми фізики напівпровідників” (Дрогобич, 2005); Всеукраїнському з’їзді „Фізика в Україні” (Одеса, 2005); 2-й Міжнародній науково-технічній конференції „Сенсорна електроніка та мікросистемні технології” (Одеса, 2006); I-й Міжнародній науково-практичній конференції „Електромагнітна сумісність на залізничному транспорті” (Дніпропетровськ, 2007). Публікації. Найбільш широко в науково-технічній літературі подано практичне використання діоксиду ванадію, який має температуру фазового переходу Tt ~ 341 К. Згідно загальним положенням теорії фізики спікання (Гегузін, Скороход), рідка фаза при рідкофазному спіканні керамічних матеріалів полегшує дифузійні процеси, які пов’язані з ростом кристалітів.