Пдтейтно-техшнеска:

Пдтейтно-техшнеска:

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

295289

О П И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ боюа Советских

Социалистических

Республик

Зависимый от патента №

МПК Н 01l 7/04

Н O l l 7/34

Заявлено 20.Х!1.1967 (№ 1204443/26-25) Приоритет 20,XII.1966, № 603214.

Соединенные Штаты Америки

Опубликовано 04.11.1971. Бюллетень № 7

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.382.002(088.8) Дата опубликования описания 6.11 .1971

Авторы изобретения

Иностранцы

Даниэль Дж. Шейнфилд, Эмери Вудвард Карриер и Поль Эллиотт

Лайти (Соединенные Штаты Америки) Иностранная фирма

«Интернешнл Стандарт Электрик Корпорейшн» (Соединенные Штаты Америки) БС ССЮ31=тАЯ

1".,,1 тт1НО-НХЕЧ =CHk

Заявитель

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ СТЕКЛООБРАЗНЫй МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области полупроводниковых стеклообразных материалов, и в частности стеклообразных материалов, имеющих два или более физических состояния, избираемых электрическим путем, которые характеризуются разными величинами объемного сопротивления.

Стеклообразные полупроводниковые материалы, которые обнаруживают два или несколько стабильных физических состояния, имеющих различные электрические характеристики, известны.

Эти состояния являются характеристикой массивного материала; приборы, выполненные из таких материалов, не выпрямляют и способны переключаться электрическими средствами в разные состояния. Поскольку сопротивления материала в одном физическом состоянии существенно отличается от сопротивления в другом состоянии, такие приборы используются в качестве невыпрямляющих переключателей, пригодных для работы как с переменным, так и с постоянным током.

Известны стеклообразные составы тройной системы теллур — мышьяк — йод, теллур— мышьяк — германий, теллур — мышьяк — селен, теллур — мышьяк — галлий, взятые в соответствующих пропорциях и подвергнутые термической обработке. Одно физическое состояние материала с относительно высоким сопротивлением характеризуется некристаллической объемной структурой (локально упорядоченной, но макроскопически аморфной или поликристаллической), в то время как другое состояние с относительно низким сопротивлением характеризуется кристаллической структурой.

Эксперименты показали, что стеклообраз10 ные материалы, состоящие из перечисленных компонентов, нестабильны с изменением температуры и, кроме того, пх срабатывание ухудшается на одни и те же напряжения при последующем приложении контрольного по15 тенциала. Происходит это из-за того, что пути прохождения тока не всегда одинаковы, и некоторые из них остаются после снятия напряжения.

Бистабильные приборы, в которых исполь20 зуются такие полупроводниковые стекла, описаны и обычно состоят из массивного полупроводникового стеклообразного материала (в некристаллическом или стеклообразном состоянии), находящегося в контакте с парой

25 пространственны.: электродов. Управляющий электрический сигнал, подаваемый на электроды, создает термические или электрические эффекты поля, которые вызывают кристаллизацию части полупроводникового ма30 териала с образованием одного или несколь295289

20 г5

65 ких путей прохождения тока, за счет чего создается кристаллическая нить с относительно низким сопротивлением между электродами. Установлено, что вследствие образования микротрещин в относительно тонкой кристаллической нити имеется тенденция к повреждению кристаллической нити с низким сопротивлением, которое часто приводит к спонтанному выключению или переходу в состояние высокого сопротивления между электродами прибора.

Кроме того, установлено, что стеклообразные материалы тройной системы мышьяк— теллур — йод имеют со временем тенденцию к химической нестабильности вследствие гидролитической реакции между йодом и атмосферной влагой и испарения некоторой части йода при прохождении электрического тока через материал. Поэтому необходимы специальные методы или конструкции для устранения трудностей, связанных с нестабильностью прибора.

Установлено, что нестабильность может быть значительно уменьшена за счет выполнения проводящей стеклообразной массы с нитями небольшого поперечного сечения так, чтобы происходило полное насыщение при приложении коммутационного напряжения.

Это удовлетворяет в определенных пределах, однако трудно изготовить различные приборы с одними и теми же рабочими характеристиками для коммутационных печатных схем и т. п.

Другая попытка устранения недостатков прибора предыдущего типа заключается в создании активационной схемы, которая подает импульсную энергию для срабатывания приборов. После приложения активацпонного импульса чувствительный прибор обеспечивает условие чувствительности прибора. Такой чу вствительный прибор служит для управления импульсной схемой так, что следующий коммутационный импульс компенсирует остаточный режим прибора.

Недостатки известных полупроводниковых стеклообразпых материалов устраняются <а счет использования предлагаемой смеси тройной системы таллнй — теллур — германий в следующих пропорциях (вес. /О): таллий 4—

21, теллур 71 — 90 и германий 4 — 1б. Такие стеклообразные материалы стабильны и однородно срабатывают на контрольный потенциал без специальных конструкций или схем управления, указанных выше.

На чертеже представлена тройная диаграмма с указанием составов, которые дают преимущество по сравнению с известными материалами в случае их использования в качестве бистабпльных певыпрямляющих полупроводниковых элементов. Данные смеси, согласно изобретению (по весовому составу), указаны в заштрихованной зоне А. Образцы смесей, приготовленных с целью получения настоящей диаграммы, были полу ены по следующей технологии.

В качестве исходных материалов для приготовления стекол взяты таллий, теллур и германий в::сокой чистоты. Образцы изготовлялпсь в чистых проплавленных кварцевых ампулах с размером: /!6 дюйма внутре»«0 i диаметром и б дюймов длиной. Навески элементов, необходимые для получения продукта заданного состава, были рассчитаны таким образом, чтобы после реакции продукт почти заполнил колбу на дне ампулы.

Необходимое количество таллия, теллура и германия взвешивалось в сухом азоте и персносилось в кварцевую трубку, которая откачивалась и запаивалась водородной горелкой.

После этого запаянная кварцевая трубка помещалась в стальной баллон с колпачками на концах, установленными с зазором и неподвижно закрепленными. Затем баллон нагревался при температуре 90 С в течение 12 час в горизонтальной печке с камерой сгорания, вращаюгцейся вокруг собственной оси во время работы. После реакции баллон и его содержимое оставались в вертикальном полодля OXAB>Kдения ТВК, !TO6hk 60JlbLU3H часть продукта затвердевала в колбе внизу ампулы. После охлаждения ампула вынималась из стального баллона, а небольшое ко""пчество материала, сконденсированное в верхней части ампулы, отгонялось путем нагрева ампулы водородной горелкой. Лмпула нагревалась небольшим водородным пламенем в точке непосредственно пад колбой до тех пор, пока она не отделялась и не была запаяна. Трубка над отделяемой частью вынималась, а часть трубки с продуктом снова нагревалась в стальном баллоне в течение

2 час прн 900 С во вращающейся трубчатой печке. После отжига баллон и его содержимое оставлялись для охлаждения на воздухе при комнатной температуре.

Полученный материал использовался затем для изготовления бистабильной схемы памяти путем прикрепления и нему электродов известным методом.

Было установлено, что в качестве материалов для электродов целесообразно использовать железо, никель или вольфрам. Эти металлы сводят к минимуму взаимодействие с активным полупроводниковым материалом, причем установлено, что другие материалы для электродов (особенно медь) способствуют понижению стабильности изготовленных приборов.

Предмет изобретени я

1. Полупроводниковый стеклообразный материал, содержащий теллур и германий, отгичаюгчийс.г тем, что, с целью улучшения стабильности его свойств, в его состав введен kkkЛЛИй.

295289

Те

Составитель М. П. Сорокина

Тсхред Е. Борисова Корректор Н. Л. Бронская

Редактор Л. Ралдугина

Заказ 788/16 Изд. № 356 Тиранс 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, УК-35, Раушская наб.. a. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2

2. Материал по п. 1, отлича ощ шся тем, что его компоненты взяты в следующем соотношении (вес.%):

П

0 20 30 40 5

TQ:t,, p

Германий

Таллий

71 — 90

4 — 16

4 — 21