Полупроводниковый материал для переключающих элементов и критических терморезисторов

 

(19)SU(11)697016(13)A1(51)  МПК ⁶    _{H01L45/00, G01K7/22}(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И КРИТИЧЕСКИХ ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ

Изобретение относится к полупроводниковым материалам, применяемым для изготовления переключающих элементов и критических терморезисторов, которые могут быть использованы в средствах связи, автоматике и телемеханике. Известен полупроводниковый материал на основе аморфных пленок диоксида ванадия (VO₂). Однако аморфные пенки VO₂ не обладают скачком электропроводности при фазовом переходе и из них невозможно изготовить критические терморезисторы. Известен также полупроводниковый материал для переключающих элементов и критических терморезисторов, включающий монокристаллический VO₂. Этот материал имеет нестабильные параметры, поскольку под действием окружающей среды изменяется его химический состав. Так, например, напряжение переключения уменьшается на 20% после 10⁸ переключений. Кроме того, после 6-10 термоциклов монокристаллы VO₂ разрушаются и становятся непригодными для изготовления критических терморезисторов. Цель изобретения - повышение стабильности и механической прочности. Цель достигается тем, что материал дополнительно содержит связующее на основе эпоксидной диановой смолы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диоксид ванадия 1-60
Связующее Остальное
При наличии в полупроводниковом материале связующего в указанном количестве обеспечивается более высокая, чем у материала, стабильность и механическая прочность: во-первых, за счет защиты связующим поверхности VO₂ от воздействия внешней среды, во-вторых, за счет сохраняющейся способности к переключению даже при разрушении монокристаллического VO₂. При содержании связующего менее 40 мас.% получаемый материал обладает недостаточной механической прочностью и стабильностью электрических параметров, поскольку сжатие монокристаллов связующим материалом слабое и при разрушении VO₂ возможна деградация электрических параметров. При содержании связующего более 99 мас.% изготовление материала экономически нецелесообразно, так как необходима многократная ориентация материала при резке. Для изготовления полупроводникового материала монокристаллический VO₂ помещают в жидкую массу связующего, включающего эпоксидную диановую смолу и аминный отвердитель, и отверждают при комнатной температуре или при нагревании. П р и м е р 1. 100 вес.ч. эпоксидной смолы ЭД-20, содержащей 21,8% эпоксидных групп, смешивают с 1,2 вес.ч. 2,4,6-трис-фенол-диметиламинометила. В полученное связующее добавляют 5,33 вес.ч. монокристаллического VO₂, затем смесь вакуумируют в течение 10-15 мин для удаления пузырьков воздуха. Отверждение осуществляется при комнатной температуре в течение суток. П р и м е р 2. 100 вес.ч. эпоксидной смолы ЭД-16, содержащей 15,2% эпоксидных групп, смешивают с 10 вес.ч. полиэтиленполиамина при 40-60^оС. В полученное связующее добавляют 19,41 вес.ч. монокристаллического VO₂, затем смесь вакуумируют в течение 10-15 мин для удаления пузырьков воздуха и отверждают при 80^оС в течение 8-10 ч. П р и м е р 3. 100 вес.ч. эпоксидной смолы ЭД-20, содержащей 21,8% эпоксидных групп, смешивают с 10 вес.ч. полиэтиленполиамина. В полученное связующее добавляют 73,33 вес.ч. монокристаллического VO₂, затем вакуумируют в течение 10-15 мин для удаления пузырьков воздуха и отверждают при комнатной температуре в течение 5 суток. Из полученных согласно примерам 1-3 материалов вырезают элементы, представляющие собой часть монокристалла VO₂, находящуюся в окружении связующего, включающего эпоксидную диановую смолу и аминный отвердитель. Испытание термоциклированием материалов, указанных в примерах 1-3, показало, что после 10⁴ термоциклов изменение электросопротивления составило до 30%, тогда как известный монокристаллический материал на основе VO₂ после 6 термоциклов разрушился. Таким образом, предложенный полупроводниковый материал обладает повышенной стабильностью и механической прочностью и выдерживает значительное число термоциклов.

Формула изобретения

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И КРИТИЧЕСКИХ ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ, включающий монокристаллический диоксид ванадия, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и механической прочности, он дополнительно содержит связующее на основе эпоксидной диановой смолы при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диоксид ванадия - 1 - 60
Связующее - Остальное