Способ получения тиофосфатов двухвалентных металлов

 

Изобретение относится к получению тиофосфатов двухвалентных металлов общей формулой ME<SB POS="POST">2</SB>P<SB POS="POST">2</SB>S<SB POS="POST">6</SB>, где ME - SN, PB, CD, FE, MN, MG, CO, NI, представители которых используются в пьезои полупроводниковой технике как основа для выращивания монокристаллов и получения тонких пленок. Предложенный способ синтеза ME<SB POS="POST">2</SB>P<SB POS="POST">2</SB>S<SB POS="POST">6</SB> позволяет сократить время процесса, снизить температуру, а также существенно упростить технологию. Для получения тиофосфатов сульфид двухвалентного металла вводят в гетерогенное взаимодействие с сульфидами фосфора в молярном соотношении 4:1 при нагревании на воздухе при 300 - 400°С. 5 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1. А1 (19) (11) (51)5 С 01 В 25/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4388217/31-26 1 (22) 13.01.88 (46) 30.06.90. Бюл. Ф 24 (71) Ростовский государственный университет им. M.À. Суслова (72) А.А. Нестеров, С.Н. Свирская, Т,Г. Лупейко, В.Э. Дугин и Н.П. Проценко (53) 661.635(088.8) (56) Carpentier С. D. etal. — Mat °

Res. Bull., 1974, v. 9, р. 401-410. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИОФОСФАТОВ

ДВУХВАЛЕНТНЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к получению тиофосфатов двухвалентных металИзобретение относится к получению тиофосфатов двухвалентных металлов с общей формулой Ме Р Б, где Me — Sn, Pb, Cd, Fe, Mn, Mg, Со, Ni, представители которых используются в пьезои полупроводниковой технике, как основа для выращивания монокристаллов и получения тонких пленок.

Цель изобретения — сокращение времени процесса, снижение температуры, упрощение технологии.

Пример 1. Порошок сульфида олова SnS марки "ч" смешивают в молярном соотношении 4:1 + 5 мол.X с сульфидами фосфора (например, 0,9 r SnS смешивают с 0,5 r сульфида фосфора

4:1, который получают при нагревании о при 150 С .смеси порошков красного фос» фора и серы в молярном соотношении

1:2 соответственно (например, 1 г фосфора с 2,07 r серы). Далее смесь сульфидов олова и сульфидов фосфора наг2 лов общей формулы Ме Р Я6, где Ме—

Sn, РЬ, Cd, Fe, Мп, Mg, Со, Ni, представители которых используются в пьезо- и полупроводниковой технике как основа для выращивания монокристаллов и получения тонких пленок. Предложенный способ синтеза Me Р S позволяет сократить время процесса, снизить температуру, а также существенно упростить технологию. Для получения тиофосфатов сульфид двухвалентного металла вводят в гетерогенное взаимодействие с сульфидами фосфора в молярном соотношении 4:1 при нагревании на воздухе при 300-400 С .. 5 табл. ревают в незапаянной ампуле при температуре t 300 С в течение 30 минут.

При этом сульфид металла SnS остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфора переходят в жидкую фазу. После охлаждения до комнатной температуры полученную спеченную массу перетирают в порошок, который повторно нагревают на воздухе при температуре

400 С в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученный спек перетирают в порошок. Вы- ""4 ход целевого продукта составляет 98Х от теоретически возможного.

Данные рентгенофазового анализа показали, что полученный продукт является тиосульфатом олова Яп Р Ба .

Характеристики продуктов, полученных согласно примеру 1 при варьировании соотношений исходных компонентов при синтезе, приведены в табл. 1 °

1574531

В табл. 2 приведены характеристики целевых продуктов, полученных согласно примеру 1 при варьировании температуры синтеза.

Влияние времени синтеза на состав продукта иллюстрируют данные, приведенные в табл. 3.

Из приведенных в табл. 4 примеров следует, что синтез целевого продук- 10 та осуществляется при молярнсм соотношении исходных компонентов 4:i +

5 мол. .. При выходе за указанные концентрационные интервалы наряду с фазой Бп Р $ образуются и нежелатель-1 ные дополнительные примеси БпБ или

Р„Б . При этом оптимальным температурным интервалом синтеза является 300400 С (табл. 2) . При Т (300 С не происходит появления сульфидов фосфора и синтез не протекает до конца, при о

Т r 400 С наблюдается нарушение стехиометрии за счет испарения летучих компонентов Р Б . Из табл. 3 видно, что для осуществления синтеза с высоким выходом целевого продукта достаточным является время взаимодействия компонентов 40-60 мин,; при (40 мин синтез не протекает до конца, > 60 мин не целесообразно по экономическим соображениям.

Способы получения других тиофосфатов двухвалентных металлов формулы

Ме Р Я, (где Me — Pb, Cd, Fe, Mn, Со, Mg Ni) приведены в примерах 2-6 и табл. 5. 35

Пример 2. Получение Со Р Б °

Порошок сульфида кобальта Со$ смешивают в молярном соотношении 4:1 +

+ 5 мол. .с сульфидами Фосфора (например, 0,55 г CoS смешивают с 0,5 r сульфида фосфора), который получают при нагревании при 150 С смеси порошков красного фосфора и серы в молярном соотношении 1:2 соответственно (например, 1 r фосфора с 2,02 г серы).

Далее смесь сульфидов кобальта и сульфидов фосфора нагревают в незалаянной ампуле при 300 С в течение 30 мин.

При этом сульфид кобальта остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфора переходят в жидкую фазу.

После охлаждения до комнатной температуры полученную спеченную массу перетирают в порошок, который повторно нагревают в ампуле при 400 С в те55 чение 300 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученный спек перетирают в порошок.

Пример 3. Получение Мп Р $

Порошок сульфида марганца МпЯ смея а r шивают в молярном соотношении 4:1 с сульфидами фосфора (например, 0,52 г

MnS смешивают с 0,5 r сульфида фосфо-. ра, которын получают, как в примере

1). Далее смесь сульфидов марганца и сульфидов фосфора нагревают в незапаяной ампуле при 300 С в течение

30 мин. При этом сульфид марганца остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфора переходят в жидкую фазу.

После охлаждения до комнатной температуры полученную спеченную массу перетирают в.порошок, который повторо но нагревают в ампуле при 400 С в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученный спек перетирают в порошок.

Пример 4. Получение Ni P Б .

Порошок сульфида никеля NiS смешивают в молярном соотношении 4:1 с сульфидами фосфора (например, 0,54 г

NiS смешивают с 0,5 г сульфида фосфора, который получают, как в примере

1). Далее смесь сульфидов никеля и сульфидов фосфора нагревают в незапаяной ампуле при 300 С в течение

30 мин. При этом сульфид никеля остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфора переходят в жидкую фазу.

После охлаждения до комнатной температуры полученную смесь перетирают в порошок, который повторно нагревают в ампуле при 400 С в течение 30 мин.

После охлаждения до комнатной температуры полученный спек перетирают в порошок.

Пример 5. Получение Fe P S .

Порошок сульфида железа FeS смешивают в молярном соотношении 4:1 с сульфидами фосфора, которые получают, как в примере 1 ° Далее смесь сульфидов железа и сульфидов фосфора нагревают в незапаяной ампуле при 300 С в течение 30 мин, При этом сульфид железа остается в твердом состоянии, а сульфиды фосфора переходят в жидкую фазу.

После охлаждения до комнатной температуры полученную смесь перетирают в порошок, который повторно нагревают в ампуле при температуре 400 С в тео чение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученную массу перетирают в порошок.

Пример 6. Получение Pb

Таблица

SnS

82

97

98

97

0,93

0,95

1,00

1,05

1,06

Бп Р Б + БпБ

Sn zPz Б6

SnzÐ S6

Sn Р Б6

SnzPz S6 + Px S

Таблица 2

Состав продукта

Температура синтеза, ОС

Выход продукта, 7

450

98

98

Snz.P

S n 2Р2 Б 6

Sn

Sn

6ремя синтеза, мин

97

98

Sn

Sng Pg Sg

БП Р Б6

Бп РаБ6

5 15745

Порошок сульфида свинца Pbs смешивают в молярном соотношении 4:1 с сульфидами фосфора, которые получают, как в примере 1 ° Далее смесь сульфидов свинца и сульфидов фосфора нагревают в незапаяной ампуле при 300 С в течение 30 мин. После охлажцения до комнатной температуры полученную смесь перетирают в порошок, который повторо но нагревают в ампуле при 400 С в течение 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры полученный синтезированный продукт перетирают в порошок. 15

Таким образом, основными преимуществами данного способа получения

Me

1 ч, а также упрощение технологии за счет отказа от проведения синтеза в

Соотношение исходных компонентов

1 вакуумированных кварцевых ампулах и необходимости поддержания сложного температурного режима синтеза.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ получения тиофосфатов двухвалентных металлов формулы МедР Б, включающий взаимодействие исходных компонентов при нагревании, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения температуры реакции, сокращения ее продолжительности и упрощения технологии процесса, в качестве исходных компонентов используют сульфиды двухвалентных металлов (олова, свинца, кадмия, железа, марганца, магния, кобальта и никеля) и сульфидов фосфора, взаимодействующих на воздухе о гетерогенным синтезом при 300-400 С и соотношения сульфид металла — сульфид фосфора, равном 4:1.

Состав продуктов Выход целевого реакций продукта, 7

Таблица 3

Выход продукта, Ж

1574531

Таблица 4

Температура Продолжительсинтеза, С ность синтеза, о ч

Пьезочувствительность, 10 Вт/Па

Диэлектрическая проницаемость, f ц/Е

Способ

300-400

450-500

5,0-6,0

5,5-6,0

350-400

350-400

192

Предлагаемый

Известный

Таблица 5

Способ

Предлагаемый

Известный

Время синтеза, Ч ч

Температура, С

Время синтеза, сС, ч

Температура, OC

Синтезируемый продукт

Составитель M. Митиченко

Редактор М. Недолуженко Техред М.Ходанич . Корректор О. Кравцова

Заказ 1753 Тираж 408 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

192

192

2160

450-550

500-560

600-670

600-730

600-750

550-700

400-650

570-700

300-400

300-400

300-400

300-400

300-400

300-400

300-400

300-400

Способ получения тиофосфатов двухвалентных металлов Способ получения тиофосфатов двухвалентных металлов Способ получения тиофосфатов двухвалентных металлов Способ получения тиофосфатов двухвалентных металлов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получе- -нию пятисернистого фосфора путем взаимодействия расплавов серы и фосфора

Изобретение относится к пьезоэлектрическим материалам, в частности к способу получения порошков состава Me-P-S, предназначенных для производства пьезоэлектрических керамических пленок толщиной 2-10 мкм, получаемых термическим напылением в вакууме

Изобретение относится к способу получения гипотиодифосфата олова (II) Sn2P2S6, который может использоваться в микроэлектронной технике, например, в качестве рабочего тела энергонезависимых элементов памяти
Наверх