Влияние легирующих элементов на структуру, свойства и параметры фазового перехода металл - диэлектрик в оксиде ванадия (III)

• Автор: Лях, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Структура и магнитные свойства У203
1.2. Электрические свойства У203
1.3. Теплофизические свойства У203
1.4. Влияние легирования на свойства У203
1.5. Постановка задачи исследования
2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методика съемки рентгенограмм
2.2. Методика исследования температурной зависимости теплоемкости
2.3. Методика исследования температурной зависимости электросопротивления
2.4. Методика исследования магнитной восприимчивости
3. СИНТЕЗ И АТТЕСТАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Синтез материалов
3.1.1. Приготовление материалов У2±803
3.1.1. Приготовление материалов У2 _ 5Ме0>о203 ( Ме - Бе, Сг, А1)
3.2. Аттестация материалов
3.2.1. Анализ на содержание ванадия в У203
3.2.2. Рентгенофазный анализ полученных материалов
4. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
4.1. Результаты рентгеноструктурного анализа
4.2. Результаты экспериментального исследования электросопротивления
4.3. Результаты экспериментального исследования магнитной восприимчивости
4.3.1. Магнитная восприимчивость нелегированной трехокиси ванадия

4.3.2. Магнитная восприимчивость легированной трехокиси ванадия
4.4. Результаты экспериментального исследования теплоемкости
4.4.2. Теплоемкость нелегированного У203
4.4.2. Теплоемкость легированного У203
5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Соединения У2±§03
5.1.1. Влияние состава материала и связанных с ним параметров на температуру фазового перехода
5.1.2. Влияние состава материала и связанных с ним параметров на величину скачка электросопротивления и гистерезис при фазовом переходе металл-диэлектрик
5.2. Соединения У2_5Ме0!о203 (Ме-Бе, Сг, А1)
5.2.1. Влияние состава материала и связанных с ним параметров на температуру фазового перехода
5.2.2. Влияние состава материала и связанных с ним параметров на величину скачка электросопротивления и гистерезис при фазовом переходе металл-диэлектрик
5.2.3. Эффективная масса электрона в металлической фазе чистого и легированного оксида ванадия (III)
5.3. Проблема старения материалов оксида ванадия (III)
5.3.1. Температурно-временная модель старения материалов
5.3.2. Технологическое решение проблемы старения оксида ванадия (III)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Приложение
Список обозначений
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Известно [1,2], что ряд соединений 3(1-, 46- и 51- элементов, находясь в твердом состоянии, под воздействием температуры и давления обладает фазовыми переходами металл-диэлектрик (ФПМД). При переходе испытывают изменения не только электрические, но и структурные, оптические, магнитные, теплофизические и другие физические свойства материалов, что находит широкое практическое применение.
Фазовым переходом обладает как оксид ванадия (III) У203, так и твердые растворы на его основе. При сравнительно несложной технологии и относительно низких температурах перехода Тмд (-160 - 170 К), эти материалы достаточно удобны для практического применения. В широком интервале температур (выше температуры фазового перехода) материалы на основе У203 являются проводниками с высоким сопротивлением, и лишь при охлаждении до температуры ниже ФПМД они переходят в диэлектрическое состояние. Окислы ванадия У203 используются для изготовления терморезисторов с резким изменением сопротивления, которые находят свое применение в электронных и электротехнических устройствах в авиастроении, космической и нефтеперерабатывающей промышленности в качестве прерывателей и ограничителей пусковых токов. Изделия из этих соединений применяются для изготовления термореле, терморезисторов, датчиков автоматического контроля параметров. Терморезисторы на базе оксида ванадия (III) используются в криогенной технике в качестве датчиков температуры, нагревателей для саморегулирующихся термостатов, бесконтактных реле.
Фактором, ограничивающим использование «У2Оз», является способность последнего к неконтролируемому окислению до устойчивого соединения У205 (или гетерогенного материала на его основе), что указывает на склонность оксида к «старению» и очевидному изменению его свойств. В доступной

Пересчет условной «платиновой» температуры на термометрическую проводится по стандартной таблице ССТ-6В, выпущенной ВНИИФТРИ.
В области фазовых переходов температурный интервал одного опыта меньше 0,2 К, в остальном диапазоне температур - 0,2 -ь 0,5 К. Таким образом, полученную среднюю теплоемкость можно считать равной истинной и отнести ее к середине калориметрической ступеньки.
Описанная установка была предварительно отградуирована путем сравнения измеряемых значений теплоемкости с эталоном (медь электролитическая). Ошибки в нахождении теплоемкости не превышали 1%. Основная погрешность измерения связана с возможными нарушениями адиабатического режима опыта.
Стабилизация температуры материала в режиме нагрева осуществляется с помощью внешнего термостата. Затем включается реле времени и измеряется прирост температуры материала и подводимая к нагревателю ампулы мощность. Нагрев можно считать квазиадиабатическим, в виду малой длительности опыта, и рассчитать теплоемкость по формуле 2.1.
Стабилизация температуры материала в режиме охлаждения осуществляется внешним термостатом при включении нагревателя ампулы. Реле времени отключает нагреватель при достижении стабилизации, и измеряется убыль температуры материала за время опыта.
2.3. Методика исследования температурной зависимости электросопротивления
Исследование температурной зависимости абсолютных значений электросопротивления проводилось стандартным двухконтактным методом в диапазоне температур от 50 К до 400 К.