Тройной молибдат рубидия, лютеция и гафния в качестве полупроводника

Изобретение относится к материаловедению и может широко использоваться в полупроводниковой электронике. Синтезированный тройной молибдат, содержащий в своем составе молибдат лютеция, имеет состав Rb₅LuHf(MoО₄)₆ и обладает полупроводниковой проводимостью. Собственная электронная проводимость тройного молибдата обусловлена наличием атомов лютеция с особой электронной конфигурацией. Изобретение позволит повысить рабочую температуру полупроводниковых приборов на основе предлагаемого полупроводника.

 

Изобретение относится к материаловедению и может широко использоваться на практике. Материалы, классифицируемые как полупроводники в основном обладают проводимостью σ=10³-10^-9Oм^-1·см^-1.

Полупроводники имеют важное практическое значение в целом ряде отраслей техники. Их уникальные электрические свойства непосредственно используются в транзисторах, кристаллических выпрямителях и термисторах. В люминесцентных материалах и фотосопротивлениях используются эффекты, связывающие электрические и оптические свойства полупроводников.

Вследствие широкого диапазона значений электропроводности, свойственной полупроводникам, следует ожидать, что к последним относится большое число материалов.

Важнейшей задачей современного материаловедения является создание новых полупроводниковых материалов. Все возрастающие требования современной техники невозможно удовлетворить полупроводниковыми материалами, нашедшими уже практическое применение.

В радиоэлектронике полупроводниковые диоды и триоды изготавливаются в основном из германия и кремния. Однако рабочая температура германиевых приборов не превышает 60-80°С.Кремниевые приборы могут работать при более высокой температуре (200-220°С).

Известен тройной молибдат на основе молибдатов рубидия, лития и гафния с общей формулой Rb₅(Li_1/3Hf_5/3)(MoO₄)₆, который кристаллизуется в тригональной сингонии с пр.гр. R3c [Солодовников С.Ф., Балсанова Л.В., Базаров Б.Г., Золотова Е.С., Базарова Ж.Г. Фазообразование в системе Rb₂MoO₄-Li₂MoO₄-Hf(MoO₄)₂ и кристаллическая структура Rb₅(Li_1/3Нf_5/3)(МоO₄)₆ // Журнал неорганической химии. - 2003. - Т.48. - №7. - С.1197-1201]. Измеренная удельная проводимость σ при 450°С равна 1.23·10^-6 Ом^-1·см^-1, и электропроводность обусловлена в основном ионным транспортом. Недостатком указанного тройного молибдата является преимущественно ионный характер электропроводности.

Технический результат изобретения - получение тройного молибдата с полупроводниковым характером проводимости.

Технический результат достигается тем, что тройной молибдат в проводящей матрице содержит вместо молибдата лития молибдат лютеция Rb₅LuHf(MoO₄)₆.

Собственная электронная проводимость Rb₅LuHf(MoO₄)₆ объясняется присутствием в составе этого соединения молибдата лютеция Lu₂(МоO₄)₃, в котором атомы лютеция обладают (5d¹6s²) электронной конфигурацией. Вместе с тем в [Tripathi А.К., Lal H.V. Electrical Transport in rare-Earth Motybdates: Gd₂(MoO₄)₃ and Tb₂(МоO₄)₃ // J. Phys. Soc. Jap. - 1980. - V.49. - №5. - P.1896-1901] показано, что в кристаллах молибдатов РЗЭ зона проводимости (свободная) отвечает 5d¹-уровням Ln³⁺ и эти электроны участвуют в электропереносе.

Полупроводниковый материал Rb₅LuHf(MoO₄)₆ получен твердофазным синтезом, и его свойства являются следствием кристаллической структуры и химического состава этого соединения.

Тройной молибдат Rb₅LuHf(MoO₄)₆ изоструктурен другому аналогу Rb₅ЕrHf(MoO₄)₆ [Базаров Б.Г., Клевцова Р.Ф., Чимитова О.Д., Федоров К.Н., Глинская Л.А., Тушинова Ю.Л., Базарова Ж.Г. Фазообразование в системе Rb₂МоO₄-Еr₂(МоO₄)₃-Нf₂(МоO₄)₂ и кристаллическая структура нового тройного молибдата Rb₅ЕrHf(МоO₄)₆ // Журн. неорган. химии. - 2006. - Т.51, №5. - С.866-870].

Состав	Удельная проводимость σ, Oм-1·см-1(450°C)	Характер проводимости
Прототип Rb5(Li1/3Hf5/3)(MoO4)6	1.23·10-6	Ионный
Заявляемое соединение Rb5LuHf(MoO4)6	9.0·10-5	Электронный (полупроводниковый)

Отличительной особенностью предлагаемого полупроводникового материала является наличие в проводящей матрице вместо молибдата лития молибдата лютеция, обуславливающего электронный (полупроводниковый) характер проводимости.

Синтез тройного молибдата Rb₅LuHf(MoO₄)₆ проводили следующим способом.

Пример: смесь 5 моль молибдата рубидия Rb₂MoO₄, 1 моль молибдата лютеция Ln₂(МоO₄)₃ и 2 моль молибдата гафния Hf(MoO₄)₂ растирали в ступке в течение 30 мин и отжигали при ступенчатом подъеме температуры от 450°С до 600°С в течение 100 ч.

Из таблицы следует, что предлагаемый состав Rb₅LuHf(MoO₄)₆ обладает значительной электронной проводимостью, что позволяет использовать его в качестве полупроводникового материала. Формула изобретения: тройной молибдат в качестве полупроводника, отличающийся тем, что проводящая матрица содержит молибдат лютеция и имеет состав Rb₅LuHf(MoO₄)₆.

Использование заявляемого изобретения позволит повысить рабочую температуру полупроводниковых приборов на его основе.

Тройной молибдат в качестве полупроводника, отличающийся тем, что проводящая матрица содержит молибдат лютеция и имеет состав Rb₅LuHf(MoO₄)₆.