Полупроводниковый материал для переключающих элементов

 

(19)SU(11)778374(13)A1(51)  МПК ⁵    _{C30B29/22, H01L45/00}(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к полупроводниковым материалам и может быть использовано в вычислительной технике, средствах связи, автоматике и телемеханике. Известен полупроводниковый материал для переключающих элементов на основе оксидных ванадиевых стекол (стеклообразная матрица, содержащая 20-30% кристаллического оксида V₂O₄) [1]. По своей структуре и физико-химическим свойствам этот материал относится к аморфным полупроводникам. Недостатками материала являются: большое сопротивление в низкоомном состоянии, высокое напряжение переключения, невысокое отношение сопротивлений в высокоомном и низкоомном состояниях. Указанные недостатки сужают область применения изготовленных на основе оксидных стекол переключающих элементов. Известен также полупроводниковый материал для переключающих элементов на основе монокристаллического диоксида ванадия (VO₂) [2]. Известный материал имеет фазовый переход металл-полупроводник в области 65-70^оС, сопровождающийся резким изменением электропроводности. Недостатком материала является невысокая устойчивость и надежность в работе, так как при фазовом переходе происходит изменение объема монокристалла VO₂, что приводит к образованию микротрещин и в конечном итоге к разрушению монокристаллов диоксида ванадия. Цель изобретения - повышение устойчивости и надежности в работе полупроводникового материала для переключающих элементов. Поставленная цель достигается тем, что полупроводниковый материал дополнительно содержит пятиокись ванадия в количестве 70-95 мас.% в виде поликристаллической матрицы, в которой размещены монокристаллы диоксида ванадия, ориентированные параллельно друг другу. В предлагаемом полупроводниковом материале активными областями переключения являются монокристаллы диоксида ванадия размером не более 0,5 мм, равномерно распределенные в застывшем расплаве пятиокиси ванадия. Однородность распределения и параллельность монокристаллом диоксида ванадия обеспечивается синтезом предлагаемого материала из раствора VO₂ в расплаве V₂O₅. Предлагаемый полупроводниковый материал получают путем ступенчатого охлаждения раствора диоксида ванадия в расплаве пятиокиси ванадия со скоростью 2^о/ч от 1000 до 900^о и 7^о/ч от 900 до 700^оС с последующей кристаллизацией пятиокиси ванадия. Полученный полупроводниковый материал подвергают рентгенофазовому и дифференциально-термическому анализам и исследуют его электрические свойства. П р и м е р 1. 25 г пятиокиси ванадия, предварительно высушенных при 300^оС, и 1,32 г диоксида ванадия, тщательно перемешивают и загружают в кварцевую ампулу. Ампулу откачивают до 10^-3 мм рт.ст., запаивают, помещают в печь сопротивления и нагревают до 1000^оС. После шестичасовой выдержки при этой температуре печь начинают охлаждать со скоростью 2^о/ч до температуры 900^оС, затем скорость охлаждения увеличивается до 10^о/ч. При достижении температуры 700^oС осуществляется естественное охлаждение печи до комнатной температуры. В результате получают полупроводниковый материал в виде монокристаллов диоксида ванадия (5% ), максимально расположенных параллельно друг другу в застывшем расплаве пятиокиси ванадия (95%). Температура фазового перехода равна 68^оС с изменением магнитной восприимчивости в 9,4 раза. Нестабильность параметров переключения не превышает 6%. П р и м е р 2. 25 г пятиокиси ванадия (высушенной при 300^оС) смешивают с 10,72 г диоксида ванадия. Материал приготовляют аналогично примеру 1. В результате получают полупроводниковый материал в виде монокристаллов диоксида ванадия (30% ), максимально расположенных параллельно друг другу в застывшем расплаве пятиокиси ванадия (70%). Температура фазового перехода равна 69^оС с изменением магнитной восприимчивости 9,5 раза. Нестабильность параметров переключения не превышает 6%. Испытания надежности и устойчивости материала путем пропускания в проводящем состоянии сравнительно больших значений тока (40-80 μА) и приложения значительных перенапряжений (20-30 в) показывают, что после 10⁶ циклов переключения напряжение переключения уменьшается не более, чем на 6%, тогда как для монокристаллов диоксида ванадия - на 13%. Следовательно, предлагаемый материал является устойчивым и надежным в работе.

Формула изобретения

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ, включающий монокристаллический диоксид ванадия, отличающийся тем, что, с целью повышения его устойчивости и надежности в работе, материал дополнительно содержит пятиокись ванадия в количестве 0 - 95 мас.% в виде поликристаллической матрицы, в которой размещены монокристаллы диоксида ванадия, ориентированные параллельно друг другу.