Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 91
Текст из файла (страница 91)
восстановлением в вакууме оисида бария порошкообраэным алюминием. Реакционная смесь, состоящая из алюминия и оксида бария в соотношйнии 1: 8, прессуется в штабики или брииеты и загружается в железный тигель, который помеща!ст в вакуумную печь. При давлении 0,1...1 Па смесь нагревают до температуры 1000...12)0 'С, цри которой начинается реакция восстаноиления бария, сопровождающаяся выделением теплоты. Металлический барий испаряегся и кокдевсируется на холодных поверхностях реакционной камеры.
После охлаждения печи металлический барий выгружается под струей сухого углекислого газа или аргона (для защиты от окисления) в металлический сосуд, заполненнын углекислым газом. Для получения более чистого и непористого металла барий иногда переплавляют в ва. кууме. Перепланленный барий сравнительно устойчив иа воздухе. Стронций получают аналогично. При получении кальция более удобным являшся электролиз расплавленного хлористого кальция илн смеси хлористого и фтористого кальция. Вы- [$13.2] Материалы для катодов Химические свойства магния, кальция, стронция, бария Условия и характер взаимодействия При комнатной температуре образуется защитная пленив оксида М60, СаО, 5гО, ВвО. В небалыпих количествах образук;тся также СаОь 5гОр.
ВаОр н Сазым ЗгзНр. Ваз(цр. При накаливании воспламеняются Прн накаливании воспламеняются Образование гндрооксидов типа Мй(ОН) р с выделением водорода При нагревании образуются гидриды СаНи, ЗгНь ВаНи. Образование МКНи сомнительно Образуются ингриды, особенно при нагревании до 600. 460, 360 и 200 'С для МК, Са, 5г и Ва соответственно При накаливании образуются карбиды типа М6Ср При нагревании энергично взаимодействуют с образованием сульфидов типа М65, Возможно образование полнсульфидов. Энергичное соединение со значительным выделением тепла Растворение метайлов с образованием солей Реагент Воздух сухой Кислород Вода и ее пары Водород Лмзт Углерод Сера Галаганы Кислоты разбавленные ))а !О деленный на катоде металлический кальций очищают перегонной в вакууме или в атмосфере аргона.
С в ой с т в а. Магний, кальций, стронций, барий -- сравнительно легкие и мягкие металлы серебристо-белого цвета. Их физические свойства приведены в табл. 13.7. Зависимости от температуры давления насыщенного пара и скорости испарения показаны на рис. !3.36 и 13.37. В химическом отношении металлы П группы весьма активны, причем активность возрастает в ряду от магния к барию. П р и м е н е н и е. Благодаря малой работе выхода щелочно-земельные металлы входят в состав ряда специальных катодов. Двойные и тройные твердые растворы оксидов ВаО, СаО, 5гО широко применяются в качестве активного слоя оксидных катодов.
Подложками-кернами для таких оксидных слоев являются чистый никель, нинель с активирузащими примесями (см. равд. !3.1), вольфрам и вольфрам, покрытый тонким слоем меди (бронзированный вольфрам). Работа выхода оксидных покрытий на указанных подложках колеблется в пределах 1,0...1,4 эВ и обеспечивает высокую эмиссию катода при рабочей температуре 600...900 С. Так как оксиды щелочно-земельных металлов активно взаимодействуют с влагой и углекислым газом воздуха, то необходимую оксидную массу получают в вакууме путем разложения накаливанием до!000...! 160 К нанесенной на керн катода соответствующей смеси углекислых солей этих металлов, которые устойчивы на воздухе. Чтобы получить оксидную смесь в виде твердого раствора, исходные двойные или тройные карбонаты (Ва, 5г)СОз или (Ва, 5г, Са)СОз берутся также в виде твердого раствора, который готовят способом совместного осаждения их из смеси водных растворов азотнокислых солей бария, стронция и кальция с помощью ЫаиСОз или (зчН4)иСОз.
Кроме того, эти металлы в чистом виде применяются как активные газопоглотители внутри корпусов электровакуумных приборов. Сурыаа -- металл Ч группы периодической системы Д. И. Менделеева. Содержание в земной каре 6 10 ' азш В природе встречается в виде соединений 5Ьи5з (сурьмяный блеск) и 5ЬиОз, а также совместно с другими металлами (ЫЗЬ; 4Сци5 ° 5Ьр5з, ЗЛйр5-5Ьи5з).
Известны месторождения самородной сурьмы. Металлическую сурьму получают обжигом сернистых руд с последующим восстановлением образовавшегося оксида углем, либо при .р-Е ,й)д ЮО раб Юд ЮО Й)д)( Рис. 13.36. Зависимость лавления р насыщевных паров магния, стронция, кальция и барин от температуры (равд. !3) Матеркаль! для электронных приборов носсгановлеиин сурьмы железом из сернистых соединений. Последующей очисткой содержание примесей может быть доведено до 10 ' 38. С в о й с т в а. Сурьма — серебристо-белый металл, имеющий повышенную хрупкость. Устойчивая при обычных условиях модификация — ромбоэдрическая. Известны также трн менее устойчивые аморфные модификации: желтая, черная и «взрывчатаяж В тонких пленках на начальной стадии формирования образуется аморфная сурьма.
Некоторые физические характеристики сурьмы в зависимости от температуры представлены на рис. !3.38. Я)() б0() лэ() ЖЮ у(л) 7(Ю Н Рис. !3.37. Зависимость скорости Лт испаре- ния магния, стронция, кальция и бария от температуры мх()м м 0»Т 02 0,7 () «О ЮО Л)О 4()О МаН о Рис. 13.38. Зависимость удельного сопротивления р, коэффициента теплопроводности к и удель- ной изобарической теплсемкости с„для сурьмы от температуры Физические свойства сурьмы Атомный номер .
Атомная масса . Изотопы (устойчивые) Постоянная кристаллической решетки (ромбоэдрическая). Плотность г(.10 ' . Температура плавления . Температура кипения . Удельная теплоемкость . Удельная теплота плавления . Удельная теплота испарения . Температурный коэффициент линейного расширения пп 10з . Первый ионизацнонный потенциал . Работа выхода электронов . Максимальный коэффициент вторичной электронной эмиссии (прн 660 В) Удельное сопротивление . Температурный коэффициент сопротивления а».10» Коэффициент теплопроводности . Число Вринелля. Коэффициент герма-ЭДС относительно меди . 51 121,75 121, 123 0,4498 нм 666 кг и 630 6 'С 1637 'С . 207 Дж-кг '.К 163 кДж.кг 1,35 МДж кг !6,6 [(!); К 8,0 ( .1 ) К 0,42 мк0м.м 6,1 К . 23,0 Вт и '.К 30...40 .
+21,3((О мкВ.К +48,0(.) ) мкВ.К ' 8,64 В 4,08 эВ 1,2 [й 13.3) Материалы для полупроаодникоаых приборов 331 Химические свойства сурьмы Реа гент Воздух, кислород Условия и характер взаимодействия Не взаимодействуют при комнатной температуре. При нагревании сурьма сгорает с образованием 5ЬзОз- Известны также оксиды 5ЬзОк 5ЬзОз Непосредственно не взаимодействуют Непосредственно не взаимодействуют Не взаимодействуют Не взаимодействуют При сплавлении образуются 5Ьз5з.
5Ьз5з, 5Ьз5з Взаимодействуют с образованием 5ЬРз. '5ЬС1з, '5ЬВгз,' 5Ыз! 5ЬРз и 5ЬС)з Разбавленная окиспяет ло 5ЬзОз, концентрированная— до 5ЬзОз В концентрированной кислоте образуется 5Ьз(50э)з В присутствии кислорода медленно разрушают сурьму Азот Водород Углерод Фосфор Сера Гало гены Кислота азотная Кислота серная П(елани Для испарения сурьмы при получении тонких пленок применяют проволочные испарнтели или лодочки из тантала или нихрома. Давление р (в паскалях) паров сурьмы в зависимости от температуры Т (в кельвинах) определяется выражениями:13 р= 10,363 †(12 326/Т) (дхя паров 5Ь в диапазоне температур 1000...
...1300 К) и !3 Р= 10,ИΠ— (10 236/Т) (длЯ па.ров 5Ь, а диапазоне температур 300...1200 К). П р и и е н е ни е. Многие интермсгаллические соединения сурьмы применяются для изготовления фоторезисторов, фотоприемников с электронно-дырочным переходом, термоэлектрических генераторов и холодильников. Интерметаллическне соединения сурьмы со щелочиыми металлами, главным образом, с цезием, являются основой отечественных серийных фотокатодов с пониженным электронным сродством. 13.3.
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Применение различных проводниковых материалов и сплавов в производстве полупроводниковых приборов (помимо конструкционных целей) во многом было вызвано необходимостью создания р — п-перехолов в объеме кристалла и омических контактов на его поверхности методами сплавления и оплавления-диффузии. Материалы, используемые для этих целей, называют электролными материалами. Все электродные материалы можно разбить на три группы. К первой группе относятсн сплавы, применяемые для получения одного или двух р — и-переходов в сплавных и сплавнодиффузионных приборах, ко второй — сплавы, предназначенные для создания омических контактов, а к третьей — припои, предназначенные для соединения отдельных деталей и мик- роузлов полупроводниковых приборов.
К припоям не предъявляют требований, относящихся к содержанию электрически активных по отношению к полупроводниковым материалам ' компонентов, однако предъявляют повышенные требования к смачиваемости, температуре плавления, химической стойкости и механической прочности. Основным требованием, прель- являемым к сплавам первой и второй групп, является наличие в их составе компонентов, сообщающих полупроводниковому материалу необходимые электрические свойства. Кроме того, эти сплавы должны удовлетворять еще многим требованиям. Важным свойством электродных сплавов нвляется их способность смачивать полупроводниковые материалы равномерно по всей соприкасающейся поверхности.
Это имеет большое значение в технологическом процессе изготовления полупроводниковых приборов, так как оказывает прямое воздействие на фронт и равномерность вплавления. Технология производства полупроводниковых приборов предъявляет жесткие требования к химической и коррозионной стойкости сплавов,так как после вплавления кристаллы с р — и-переходами и омическими контактами подвергаются химической обработке в растворах сильных кислот и щелочей. Поэтому электродные сплавы должны переносить травление, промывку в воде и органических растворителях, не окисляться при хранении в обычных условиях в течение всего технологического процесса изготовления прибора и быть инертнымй к компаундам, пластмассам, лакам и эмалям, вазелинам, которыми защищают р — и-переходы.
Структура сплавов должна быть стабильной, т. е. сплавы не должны претерпевать фазовых превращений при длительном хранении в диапазоне — 60... +! 26 'С. Материалы для электронных приборов [равд. !3] Технологический процесс переработки сплавов включает в себя прокатку, золочение, прессовку, штамповку и т. д. Поэтому обязательным требованием является пластичвость сплавов. Часто выбор того или иного электродного сплава, а также припоя определнется необходимым температурным интервалом всего технологического процесса изготовления прибора: создания р — н-перехода, приплввления омического контакта, монтажа кристалла на ножку, присоединения электродных выводов, герметизации корпуса прибора и пайки внешних выводов.
Кроме того, к электродным сплавам предьивляют также требования по согласованию их температурных коэффициентов линейного расширения с гч различных полупроводниковых материалов. В тех случаях, когда через соединение или деталь отводится теплота, выделяющаяся при работе полупроводникового прибо ра, существенное значение имеет теплопроводносгь электродного сплава. Далее рассмотрены некоторые свойства чистых металлов и полупроводников, применяющихся для изготовлении электродных сплавов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
