close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14280

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14280
(13) C1
(19)
C 30B 9/00
C 30B 17/00
C 30B 29/10
СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ
МАНГАНИТА ЛАНТАНА LaMnO3+δ
(21) Номер заявки: a 20091472
(22) 2009.10.20
(71) Заявитель: Государственное научнопроизводственное
объединение
"Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси
по материаловедению" (BY)
(72) Авторы: Ширяев Сергей Витальевич; Бычков Георгий Леонидович;
Барило Сергей Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научно-производственное объединение "Научно-практический центр
Национальной академии наук Беларуси по материаловедению" (BY)
(56) Mc CARROOLL W.H. et al. // J. Solid
State Chem. - 1997. - V. 130. - P. 327-329.
БАЛБАЩОВ А.М. и др. // ЖЭТФ. 2000. - Т. 117. - Вып. 3. - С. 542-547.
BY 14280 C1 2011.04.30
(57)
Способ выращивания монокристалла манганита лантана LaMnO3 + δ, заключающийся в
том, что в платиновом тигле, используемом как катод, получают в качестве растворителя
расплав смеси молибдата цезия Cs2MoO4 и оксида молибдена MoO3 при их мольном соотношении 2,2:1, добавляют в него оксид лантана La2O3 и оксид марганца MnO в качестве
кристаллообразующих, в расплав помещают с возможностью вращения платиновый электрод - анод, на котором размещена затравка, и проводят электролиз на воздухе при скорости вращения электрода 30 об/мин, температуре роста 1050 ± 0,1 °С, плотности тока 510 мА/см2 в течение 80-100 часов до получения монокристалла.
Манганиты редкоземельных элементов вызывают интерес в связи с открытием в них
эффекта гигантского магнитосопротивления, который может найти конкретное техническое применение в электронной промышленности для устройств связи, где используются
большие величины магнитосопротивления.
Известен способ плавающей зоны, который использовался в работе [1] для выращивания монокристаллов манганитов редкоземельных элементов, заключающийся в последовательном проплавлении керамического слитка LaMnO3 с перекристаллизацией. В
результате получаются сростки небольших монокристаллов.
Недостатком этого способа являлось то, что выращенные монокристаллы имели низкое качество, так как содержали много двойников.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является
способ выращивания монокристаллов LaMnO3 спонтанной кристаллизацией, описанный в
работе [2], заключающийся в том, что в алундовом тигле получают расплав из смеси молибдата щелочного металла и оксида молибдена Cs2MoO4-MoO3, в который добавляют
оксид лантана (La2O3) и оксид марганца (MnO), туда же помещают платиновые электроды
и нагревают смесь до температуры плавления. Электролиз проводят на воздухе в течение
BY 14280 C1 2011.04.30
от 30 минут до 48 часов при температурах в интервале 800-1040 °С, используя токи от 10
до 40 мА. Выросшие спонтанно на аноде монокристаллы промывались в теплом растворе
карбоната калия в кислоте. Монокристаллы LaMnO3+δ имели структуру, близкую к кубической, с размером ребра куба до 1,5 мм.
Недостатком этого способа спонтанной кристаллизации является то, что выросшие
монокристаллы были небольших размеров, в объеме не более 3 мм3.
Задачей настоящего изобретения является получение больших монокристаллов LaMnO3+δ с размером ребра куба до 10 мм.
Поставленная задача решается путем того, что в известном способе, заключающемся в
том, что в платиновом тигле, используемом как катод, получают в качестве растворителя
расплав смеси молибдата цезия Cs2MoO4 и оксида молибдена MoO3 при их мольном соотношении 2,2:1, добавляют в него оксид лантана La2O3 и оксид марганца MnO в качестве
кристаллообразующих, в расплав помещают с возможностью вращения платиновый электрод - анод, на котором размещена затравка, и проводят электролиз на воздухе при скорости вращения электрода 30 об/мин, температуре роста 1050 ± 0,1 °С, плотности тока 510 мА/см2 в течение 80-100 часов до получения монокристалла и промывают выросшие
монокристаллы в кислотном растворе.
Новым, по мнению авторов, является то, что берут растворитель Cs2MoO4-MoO3 в
мольном соотношении 2,2:1, в качестве тигля используют платиновый тигель объемом
100 см3, который является одним из электродов (катод), второй платиновый электрод
(анод) с помещенной на нем затравкой установлен с возможностью вращения со скоростью 30 об/мин, при этом температура роста монокристаллов составляла 1050 ± 0,1 °С,
плотность тока равнялась 5-10 мА/см2, а время роста - 80-100 часов.
Размещение затравки на вращающемся аноде является важным фактором данного
изобретения, так как позволяет затравочному монокристаллу принять на себя большее количество отрицательных ионов лантана и марганца, что дает возможность выращивать
большие монокристаллы размером до 1000 мм3, что позволило в сравнении с прототипом
на два порядка увеличить размеры выросших монокристаллов.
Сущность способа состоит в том, что выращивание LaMnO3+δ проводили в высокотемпературных термических печах. Раствор в расплаве приготавливали в платиновых
тиглях объемом 100 см3. Для приготовления расплава использовали MoO3, Cs2СO3 марки
ОСЧ в таких пропорциях, чтобы получить расплав Cs2MoO4-MoO3 в мольном соотношении 2,2:1. Кристаллообразующими составляющими служили оксиды MnO, La2O3 марки
ОСЧ. При приготовлении расплава в платиновом тигле вначале плавили MoO3 при 950 °С,
а затем вносили карбонат цезия небольшими порциями для постепенной декарбонизации,
после этого вносили кристаллообразующие оксиды и гомогенизировали в течение трех
часов. Количество готового раствора в расплаве в платиновом тигле занимало не более
половины его объема.
Для электроизоляции платинового тигля от резистивных нагревателей термоустановки
его помещали к корундовый тигель большого размера. Перед установкой платинового
тигля к его дну механически крепился токовод из платиновой проволоки, а стенки тигля
выполняли роль катода. Анодом, на поверхности которого росли кристаллы, служила платиновая пластина, закрепленная платиновой проволокой на корундовом штоке. Анод помещали в центр тигля и заглубляли в расплав на 5-8 мм.
Выращивание кристаллов проводили при плотности тока 5-10 мА/см2 в течение 80100 часов. Анод с помещенной на нем затравкой установлен с возможностью вращения со
скоростью 30 об/мин.
Рост монокристаллов состоял из двух этапов. Вначале на платиновой пластине спонтанно выращивали отдельные зародыши монокристаллов LaMnO3+δ кубической формы с
величиной ребра куба до 2 мм. Из выросших монокристаллов выбирали монокристалл самого хорошего качества, который с помощью платиновой проволоки крепился к аноду для
2
BY 14280 C1 2011.04.30
дальнейшего разращивания. Следует отметить, что анод вращался также при выращивании затравки.
Выросшие монокристаллы обрабатывали в 10 М растворе NH4OH в течение 30 минут,
затем в 6 М растворе HNO3 в течение 15 минут, после чего промывали в дистиллированной воде.
В процессе роста монокристаллов LaMnO3+δ изменялись температура роста монокристаллов, время роста и размеры монокристаллов. Температура роста, время роста и размеры монокристаллов даны в таблице.
Когда температура роста монокристаллов LaMnO3+δ была меньше 1050 ± 0,1 °С, выросшие монокристаллы имели размеры меньше, чем 1000 мм3.
Когда время роста монокристаллов было меньше 80 часов, выросшие монокристаллы
имели размеры значительно меньше, чем 1000 мм3. И только в примерах 4 и 7 (таблица)
при температуре роста 1050 ± 0,1 °С и времени роста 100 часов удалось вырастить монокристаллы объемом, близким к 1000 мм3.
Таким образом впервые удалось вырастить крупные монокристаллы LaMnO3+δ размером до 1000 мм3.
N/п
1
2
3
4
5
6
7
8
Температура роста, °С
1050
1050
1040
1050
1030
1050
1050
1045
Время роста (ч)
Размеры кристаллов (мм3)
75
85
100
100
90
95
100
100
6,5×5,3×5,4
7,6×7,7×7,9
7,9×7,9×7,8
9,3×8,3×8,1
7,6×7,5×7,4
7,9×7,8×7,8
8,6×8,5×8,6
8,3×8,4×8,2
Источники информации:
1. Балбащов А.М. и др. ЖЭТФ 117,3,542,2000.
2. W.H.Mc Carroll et al Journ. of Solid State Chem. 1.3 0.327-329 (1997).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
74 Кб
Теги
патент, by14280
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа