Способ кристаллизации стеклоизделий Советский патент 1981 года по МПК C03C3/22 

Изобретение относится к способам получения слоев с.управляемыми свойCTBaNQi, например для структур типа халькогенидное стекло - металл. Такие структуры широко применяются в элект ронной технике в качестве активных элементов и в качестве защитных покрытий. Наиболее характерным примером могут служить диодные структуры кОнденса орного и планарного типа. Известен способ кристаллизации халькогенидных стекол путем сплавления исходных компонентов и охлаждени с температурными вьадержками i. Недостатками известного способа являются сравнительно высокие те)ушературы кристаллизации, невозможность получения закристаллизованных зон оп ределенной форлм, длительность термообработки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения изображения на изделиях путем помеще ния последних в электрическое поле, при этом для получения изображения на ситаллах изделие вьщерживают в электрическом поле напряженностью 1030 кВ/см между прижатыми к нему электродами, один из которых(,положительный) имеет рельефную поверхность соответственно требуемому изображению,в течение 5-200 мин при 150-400°С . В этом способе, изображение получается в результате электрических разрядов между поверхностями электрода и ситаллам, никаких объемных изменений ситалла при этом не происходит f2 . Однако способ не относится к халькогенидным стеклом и не позволяет получать закристаллизованные ситал-лоподобные зоны различной прозрачности в объеме халькогенидного стекла, так как основан на ином механизме получения изображения: не в объеме стекла, а на поверхности готового ситталла. Кроме того, недостатком способа является использование постоянного электрического поля, в котором неизбежно втягивание примесей из электродов в объем образца, изменяющее его электрические параметры. Рассматриваемым, способом практически невозможно получить зону ситтализадии .в стекле из-за преимущественной ориентации растущих вытянутых кристаллов вдоль силовых линий постоянного ПОЛЯ. . . Цель изобретения - получение участков с различной степенью объемной кристсшлизации изделий из халькогени ного стекла. Эта цель достигается тем, что тер мообработку изделий осуществляют при температуре (0,9-1,3) T(v в пере, менном электрическом поле с частотой 7-15 кГц и напряженностью ЗЮ 1-10 В/м. . В основе механизма воздействия п ременного электрического поля на кристаллизацию стекла лежит предста ление о дипольно-эластической реЛак саднонной поляризации, когда обеспе чивается резонансное перемещение ориентируемых структурных единиц стекла при условии tWCp 1, где iii} - круговая частота поля; ТГр - время релаксации. При совместном воздействии термообработки и переменного электрическог поля достигается уменьшение энергии |актив11зацйи и повышение скорости объемной кристаллизации стекла,особенно с тцественное на стадии зарождения кристаллизации. На чертеже представлена схема обработки слоев стекла. Пример 1. Получение закрис таллизоваНнои зоны на стекле АS Sед , Спой 2 стекла толщиной 0,45 N:Mнаносят на проводящую подложку 1 из материала/ пригодного для контактов информующих диодов (графит, Мо, Ni, Сг, А1, сплав 90% Pt +10% Зг). Сверху, например, через шаблон наносят фасонный электро 3 из коллоидного графита, имекядий форму зоны кристаллизации. Кристаллизация проводится при температуре 423°К (0,94 TQ.) в переменном электрическом поле с частотой 15 кГц и напряженностью 10 В/м в течение 3 - 5 ч, Степень объемной закристаллизованности слоя стекла контролируют, измеряя сопротивление слоя через полевые электроды. По сравнению с термообработкой в отсутствие поля кристаллизация протекает в 20 раз быстрее и может быть осущест лена при более низких температурах, В отличие от существующих способов, при этом можно получить изделия с cитsaллoпoдoбными зонами заданной формы и степени закристаллйзованнос ти, П р. и м е р 2, Подготовка образtца такая же, что и в примере 1, Тер мообработку проводят при температуре (1,2 TQ.) в переменнрм эле ктрическом поле с частотой 15 кГц и напряженностью 5 х в тече ние 0,5 ч. По сравнению с термообра боткой без поля кристаллизация уско ряется в 10-15 раз. Степень закристаллизован н ости слоя к6.нтролируют так же, как и в примере 1 при кратковременном отключении электродов от источника переменного напряжения Примерз, Получение закристаллизованной зоны на стекле , Образодл для получения закристаллизованных зон в слоях стекла готовят методом горячего прессования при температуре вблизи температуры стеклования на алюминиевой подложке, Толщина слоя 0,5 мм. Схема обработки такая же, как и в примере 1, Термообработку проводят при температуре 39:fK (1,3 Тл) в переменном электрическом поле с частотой 7 кГц и напряженностью 3 X 10 В/м в течение 1-3 ч. По сравнению с термообработкой без поля кристаллизация стекла ускоряется примерно в 15 раз, причем преимущественно за счет ускорения стадии зарождения кристаллов. Измеряя сопротивление образца через полевые электроды,.можно контролировать степень закристиллизованности стекла под верхним электродом, поскольку электропроводность слоя в процессе кристаллизации увеличивается на 3-4 порядка. Изменение физико-химических свойств в процессе криста.ллизации стекла АзЗе ЗплгуВ электрическом поле с частотой IS кГц и напряженностью 5 х при температуре (1,2 Тд.) в течение 0,5 ч(по примеру 2) приведено в таблице. 1 Микротвердость, 150 кгс/мм 2Химическая стойкость к щелочам 0,5 H.NaOH при , мм/год ОтОт 40 Для слоя 3Пропускание в 60до 10 толщ, инфракрасной до 1 мМ .области спектра (0,820100 Мкм )% 4,7 ,5,0 4Плотность, . г/см Использование предлагаемого спойоба получения стеклокристаллических изделий и закристаллизованныкш зонами заданной формы в слоях халькогенидного стекла обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: а) возможность формирования зон с различной степенью закристаллизованности и прозрачности, например разделительных зон или зон с переменным коэффициентом преломления в |Оптоэлектронике и акустооптике; б) ситаллизацию защитных покрытий с целью увеличения их химической сто кости при понижении температуры термообработки на 30-50 % (в полупровод никовых приборах). Формула изобретения Способ кристаллизации стеклоизделий, включающий термообработку при наложении электрического поля на отдельные участки изделия, о .т л и чающийся тем, что, с целью получения участков с различной степенью объемной КРИСтсшлизгщии изделий из халькогенидного стекла, термообработку осуществляют при температуре (0,) Т в переменном электрическом поле с частотой 7-15 кГц и напряженностью ЗЮ - IlO В/м. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе. М., Наука, 1975, с. 32-33. 2.Авторское свидетельство СССР 164659. кл. С 03 С.23/00. 1968.

V///7////777//77/7/////f/7//////A