Халькогенидное стекло с ионной проводимостью

 

ХАЛЫСОГЕНИдаОЕ СТЕКЛО С ИОННОЙ ШЮВОдаМОСТШ, включамцее GeS., натрийсодержащий компонент, отличающееся тем, что, с цепью повывения устойчивости на воздухе и температуры размягчения, оно дополнительно содержит , a в качестве натрийсодержащего компонента NaCl при следующем соотношеНИИ компонентов, мол.%: GeSj55-75 NaCl10-20 Ga S 15-25

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК, SU<,, 113572

4(5! .c o c

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

««««e««««c««o««v св««дата««ь«тв««

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТМЙ (2 ) 36 44852!29-33 (22) 7.06.83 (46) 23.0! ° 85. Бюл, В 3 (72) В.С.Тверьянович и 3.У.Борисова (7!) ЛГУ им. А.А.Жданова (53) 666.II2.9 (088.8) (56) I.Áîðèñîâà 3.У.Химия стеклообразных полупроводников, Л., Иэдатепьство ЛГУ,!972 с.90-9!.

2. Liber И,J,Nîï-Cryst,Sol1.gs, v.38-39, Part X, I980,ð.27I-276, (54) (57) ХАПЬЮГЕНИДНОЕ СТЕКЛО С

ИОННОЙ ИРОВОДИИОСТЬЮ, включающее

GeS>, иатрийсодержавий компонент, о т л и ч а ю щ е е. с я тем, что, с целью повьинения устойчивости иа воэдухе и температуры раэмягчения, оно дополнитльно содер Са зЗФ а в качестве натрнйсодернащего компонента ЯаС1 при следующем соотноше нии компонентов, мол.й:

GeS2 55-75

NaCl О"20

Ga> 8 15-25

1 1135

Изобретение относится к сульфидным стеклам с ионной проводимостью. и может найти применение в ионселективных электродах, химических источни° ках тока при получении сверхчистых щелочных металлов, Известны халькогенидные стекла системы As-Se-Si (1).

Однако эти стекла не являются ионными проводниками, их электрс- 10 нроводность крайне низка (-igd"=4,915,2).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является халькогенидное стекло 0,4 GeS - 0,,6 Na S ионная проводимость которого при комнатной температуре 10 -..10 Ом""см "(2, Однако известное стекло на воздухе неустойчиво (гидролизуется на воздухе в течение нескольких часов }, термическая устойчивость стекла ограничена его температурой размягчения Т 300 С.

Целью изобретения является повыше-2 ние устойчивости на воздухе и температуры размягчения.

Поставленная цель достигается тем, что в халькогенндное стекло с ионной проводимостью включающее

GeS,натрийсодержащий компонент,дополйительно содержит Ga 28 у, а в ка, честве натрийсодержащего компонента NaC1 при следующем соотношении компонентов, мол.Ж:

GeS 55-75

ИаС1 l0-2О

Ga S 15-25

Замейа Иа Я íà NaC1 приводит к повышению устойчивости получаемых . 4б сплавов к воздействию воздуха, росту величины электропроводности, Однако стеклообразоваиие нарушается,, сплав получается поликристаллическим. Для восстановления стеклооб- 45 разования необходимо ввести дополнительно сульфид. галлия Са $ в кон центрации не ниже, чем 1/2 от концентрации NaCl.

H p H и е р 1. Дпя получения 5 г стекла берут навеску состава,г:

GeS2 39353 Gals 3 1Ф453 Нас1 0920.

Хлорид натрия предварительно обезвоживают прогревом в вакууме до .

200 С в течение 1 ч.Навеску засыпают 55 в кварцевую ампулу, которую откачиваит до 10 4 тор и запаивают, Синтез ведут при 1000 С с перемешиванием в

726 2 течение 1 ч, Охлаждают помещением в воду.

Результаты рентгенофазового аналиsa показывают отсутствие крн".таллической фазы. Коэффициент прозрачности полученного стекла свидетельствует о стеклообразности и однородности полученного сплава. При просмотре в

ИК-микроскоп оптических неоднородностей не обнаружено. Дифференциальнотермический анализ показывает присут" ствие характерных для стекол эффектов размягчения и последующей кристаллизации. Внешне сплав представляет стекло светло-желтого оттенка.

Изобретение поясняется на конкретных примерах, приведенных в табл,1.

В табл.2 приведены результаты, определения коротковолновой (3 ) и длннноволновой (hg)границ пропускания стекла, результаты исследования электропроводности (ХВ& — ло» гарнфм электропроводности при соответствующей температуре, Е6 - энергия активации и электропроводиости, При приложении постоянного иапряжения к образцам наблюдаются харак» терные для ионных проводников иоляризационные явления.

Кроме того, несоответствие определенной по коротковолновой границе пропускания оптической ширины за» прещенной зоны 2,75 эВ н энергии активации электропроводности 0,35 эВ однозначно свидетельствует о ионном механизме электропроводности.

Все исследованные свойства, в том числе и электропроводность, не меняются после хранения стекла на воздухе в течение 3 мес, Следовательно, устойчивость предлагаемого стекла к воздействию воздуха вышее, чем известного по крайней мере в 100 раз.

Термическая устойчивость Т превосходит термическую устойчивость известного стекла на 40 С.

При повышении температуры стекло: переходит в состояние высоковязкой жидкости, Это происходит при температуре размягчения, Чем выше температура размягчения, тем при более высоких температурах можно испольэовать изделия из стекла.

Конкретные значения термической . устойчивости предлагаемого стекла указаны в табл.3.

Э ) 135726

Таким образом, предлагаемое стек- воздействия воздуха и высокой термило обладает высокой устойчивостью к ческой устойчивостью, ! 1

Таб.юица 1

Содериаиие компонентов

65 68

6О

72 мол. Х Сей

3,35 3,28

2,91 2,58, 3,57 . 2.,89

3,20

20 25 15

1э,67 2а,02 1в,23 мол Х Саа8ю

1 92

1,38

1,42

1,45

20 20 l0 10

20 мол.X ОаСЬ

Ф

0 30 0,42

0,42 0,40 0,20 0 ° 19

0,20

Таблица 2

Состав по п

Свойства

120

4,8 4,4 4,0 3,9 3,9

5,0,4,2

220 у зВ

0,470 0,475 0,465 0,445 0,430 0,470 0,460

2,6

2,6 2,7 2,8 2,9

bE опт, зВ

2,6

2,-7

342

490, т8, С

ОС крист

Состав по приме у

1 2 3 4 5

6,2 5,9 5,5 5,4 5,4

5,5 5,1 4,7 4,6- 4,5

3 9 3 4 3,1 3 1 3 0

0,35 0,36 0 35 0,34 0,35

340 336 340 345

4

526 522 . 525 530

6,3 5,6

5,5 4,9

3,9 3,3

0,36 0,35

34g 346

490 500

1135726

Продолжение табл. 2

Состав по примеру

Свойства б j 7

l*l 3

11,2 11 4

77 78

75 77

76 7б 79 электропроводность, ом " см энергия активации злектропроводности, коротковолновая граница пропускания; оптическая щирина запрещенной эоны; температура размягчения; температура кристаллизации; длинноволновая граница пропускания; коэффициент пропускаиия.

Таблица 3

Состав по примеру

Термическая устойчивость, С

340

340

336

340

345

330

390

342

Составитель О.Самохина

Техред Л.Коцюбняк

Редактор Н,Джуган

Корректор С.йекмар

Заказ 10237/15 Тираж 457

ВНИИПИ1 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Иосква,Ж-35,Раущская наб.,д,4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Примечание, 6

hE опт т к иот

hр—

Устойчивость к воздействию воздуха, мес