Физические свойства чистой и легированной трехокиси ванадия Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

5. Калистратова А.Ф., Ярош Э.М. Рентгенографическое исследование твердых растворов V ,.х Fe ж 02 // ФТТ. -1985. - Т. 27. - С. 904 - 907.

6. Коэн М., Глэдстоун Г., Йенсен М. Сверхпроводимость полупроводников и переходных металлов. — М. : Мир, 1972. - 316 с.

7. Заварицкий Н. В. Электрон-фононное взаимодействие и характеристики электронов металлов // УФЫ. — 1972. - Т. 108. - С. 241 - 272.

8. Левитин Р.З., Маркосян А.С. Зонный метамагнетизм // УФН. - 1988. - Т. 155. - С.623 - 654.

9. McMillan W.L. Transition Temperature of Strong-Coupled Supercondaktors// Physical Review. - 1968. — V. 167. - P. 331 - 344.

10. Шунин Ю.В. Потенциалы и псевдопотенциалы // RAU Scientific Report. Computer Modeling & New Technologies. — 1998. — V. 2. — P. 34 - 39.

11. Штольц А.К., Суриков В.И., Гельд П.В. Влияние параметров электрон-электронного и электрон-фонон-ного взаимодействий на температуру перехода в сверх-

проводящее состояние //Физика низких температур. — 1976. - Т. 2. - С. 849 - 855.

СУРИКОВ Вадим Иванович, кандидат физико-математических наук, профессор кафедры физики ОмГГУ. ДАНИЛОВ Сергей Валентинович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики ОмГТУ. КУЗНЕЦОВА Юлия Вадимовна, кандидат технических наук, ведущий геофизик треста «Сургутнефте-геология».

ГРЯЗНОВ Борис Терентьевич, доктор технических наук, профессор, главный инженер НТК «Криогенная техника»

ТУРОВЕЦ Александр Глебович, кандидат физико-ма-тематических наук, доцент кафедры физики ОмГТУ.

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

Дата поступления статьи в редакцию: 17.05.2009 г.

© Суриков В.И., Данилов С.В., Кузнецова Ю.В.,

Грязнов Б.Т., Туровец А.Г.

УДК621.03:546.881 Вад. И> СУРИКОВ

С. В. ДАНИЛОВ Б. Т. ГРЯЗНОВ

Омский государственный технический университет

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧИСТОЙ И ЛЕГИРОВАННОЙ ТРЕХОКИСИ ВАНАДИЯ

Приводятся результаты экспериментальных исследований температурных зависимостей теплоемкости, магнитной восприимчивости и электросопротивления в окрестностях фазового перехода металл-диэлектрик трехокиси ванадия. Анализ полученных результатов позволяет определить параметры фазового перехода и сделать вывод о его природе.

Ключевые слова: трехокись ванадия, теплоемкость, электросопротивление, магнитная восприимчивость.

Фазовые переходы металл-диэлектрик (металл-полупроводник) — ФПМД (ФПМП) — в настоящее время являются объектом пристального внимания. Данное физическое явление интенсивно изучается как экспериментально, так и теоретически, поскольку находит достаточно широкое применение в технике. Подобным переходом обладает трехокись ванадия и твердые растворы на ее основе. Изменение электрических, магнитных, оптических свойств этого соединения при ФПМД используется при создании датчиков для систем автоматического регулирования и контроля. Вместе с тем влияние технологических параметров (в частности, изменение содержания кислорода в У2Оэ в пределах области гомогенности, а также легирование соединения другими переходами металлами) на параметры ФПМД изучено недостаточно [ 1 ].

В настоящей работе приводятся результаты экспериментальных исследований электросопротивле-

ния, магнитной восприимчивости и теплоемкости в области фазового перехода в образцах 'У203+,1

^1.90^ео,02^3 И ^1.98^0.02^3'

Образцы чистой трехокиси ванадия готовили путем восстановления V205 марки ОСЧ в атмосфере очищенного водорода при температуре 1000 - 1300 К, причем температура являлась параметром, регулирующим содержание кислорода в образце. Твердые растворы V, 98Ре0 02О3 и V, 98А1002О3 получали восстановлением соответствующей бронзы, приготовленной спеканием необходимых количеств У205, У2Оэ и Ре(А1)203. Содержание кислорода в образце определяли гравитометрическим способом (взвешиванием образца до и после его окисления до пяти-окиси). Аттестация полученных образцов осуществ-лялась рентгенографически. Определенные параметры кристаллической решетки мало отличались от образца к образцу и были близки к известным литературным значениям [2]. Обращает на себя

Параметры фазового перехода металл-диэлектрик в соединениях У,Ом, У,мРем10, и У1мА1^мО,

Соединение Тнд, К ^(рУр-) ДХ-106, см’/г ДТ,К ДБ, Дж/моль К

УгСЬ.им 169 9 5,5 6 9,8

УзОз,025 167 8 5,0 10 7,9

УзОі.сш 166 8 3,5 8 10,5

УгОї.ово 165 6 4,0 8 9,9

Уі.адАІо.мОз 174 4 5,0 5 9.7

V1.98Feo.02Oj 162 4 4,0 И 10

внимание изменение интенсивности соответствующих рентгеновских рефлексов в различных препаратах, причем какой-либо закономерности при этом нам установить не удалось. В таблице представлены синтезированные нами образцы У203+5 (в пределах области гомогенности по кислороду), V, ,тРе002О3 и ^1,91^0,02^3'

Электросопротивление, р, определяли стандартным четырех контактным способом на прессованных таблетках. Температура образца измерялась медь-константановой термопарой. Относительная погрешность измерения не превышала 5%.

Температурная зависимость магнитной восприимчивости, х, изучалась с помощью весов Фарадея с погрешностью не более 5%, причем основная погрешность связана с определением массы образца.

Политермы теплоемкости, ср, исследовались методом вакуумного адиабатического калориметра. Температура образца контролировалась платиновым термометром сопротивления, градуированным во ВНИИФТРИ. Погрешность в определении с не превышала 1%.

На рис. 1 приведены температурные зависимости электросопротивления У2О3 004, полученные в режимах нагрева и охлаждения образца. Как видно из полученных результатов, в окрестностях 169 К элетросопротивление образца скачком меняется практически на 9 порядков (при нагревании уменьшается, при охлаждении возрастает), что соответствует фазовому переходу металл-диэлектрик (ФПМД). Фазовый переход имеет гистерезис, и для данного образца он составляет ДТ - 6 К. В таб-

Рис. 1. Температурная зависимость электросопротивления У2О10М

лице приведены скачки электросопротивления и величины гистерезиса для всех изученных образцов. Видно, что величина скачка при ФПМД для чистой трехокиси ванадия максимальна для образца, наиболее близкого по составу к стехиометрическому и с увеличением содержания кислорода в образце скачок с уменьшается. При легировании У20.,аллюминием и железом скачок электросопротивления при ФПМД меньше, чем у У2Оя почти в два раза.

На рис. 2 представлена полученная для У2О3004 температурная зависимость магнитной восприимчивости. Как видно из полученных результатов, образец во всем исследованном интервале температур является парамагнетиком. В окрестностях ФПМД магнитная восприимчивость препарата скачком изменяется на Дх - 5,5 101' см:1/г, что безусловно связано в первую очередь с появлением в 3-с1 зоне свободных электронов. Скачки магнитной восприимчивости при фазовом переходе испытывают и другие исследованные нами образцы. Определенные нами из экспериментальных данных значения Дх для всех препаратов приведены в таблице.

На рис. 3 приведена температурная зависимость теплоемкости для У2О3004. Как видно из полученных результатов, на политерме теплоемкости в окрестностях ФПМД имеется явно выраженная аномалия типал-скачка. Максимум скачка приходится на температуру-169 К. Эта температура и определена нами, как температура перехода металл - диэлектрик Т^ для У2О3004. Изменение энтропии при фазовом переходе определялась нами, как сумма приведенных теп-лот ДБ = Х(с() ДТ)/Т, где ДТ выбиралось нами 0,1 К, а значение температуры Т соответствовало температуре половины выбранного нами интервала ДТ. Значения Тнд и ДБ для всех изученных образцов приведены в таблице. Из полученных результатов видно, что в пределах области гомогенности У2О3 004 температура фазового перехода изменяется незначительно. К заметному изменению Т^ ведет легирование трехокиси 2% алюминия (рост температуры перехода до 174 К) и железа (уменьшение температуры перехода до 162 К). Изменение Т^, на наш взгляд, согласуется с изменением скачка магнитной восприимчивости, Дх, а значит, и с плотностью электронных состояний вблизи уровня Ферми. Установить какую-либо корреляцию параметров фазового перехода с изменением энтропии при ФПМД нам не удалось.

Заключение

Как установлено, соединения У203+8 обладают фазовым переходом металл-диэлектрик, причем в пределах области гомогенности температура фа-

6 з

Рис. 2. Температурная зависимость магнитной восприимчивости УгОхш

Рис. 3. Температурная зависимость теплоемкости VjOX004

зового перехода уменьшается от 169 К для V2O30(M до 165 К для V2Oa 0R0. Тмл V, 98А10 02О3 составляет 174 К, а V, ,)8Fe002O3 - 162 К. Отмеченное обстоятельство позволяет регулировать величину температуры фазового перехода, а значит, расширяет возможности У203при создании датчиков для систем автоматического регулирования и контроля.

Библиографический список

1. Алиев P.A., Климов В.А. Влияние условий синтеза на фазовый переход металл-полупроводник в тонких пленках диоксида ванадия// ФТТ. — 2004. - Т. 46. — С. 515-519.

2. Горелик C.E., Расторгуев Л.H., Скаков Ю.А. Рент-

генографический и электроннооптический анализ. Приложение. - М. : Металлургия, 1970. — 107 с.

СУРИКОВ Вадим Иванович, кандидат физико-математических наук, профессор кафедры физики ОмГТУ. ДАНИЛОВ Сергей Валентинович, кандидат физико-ма-тематических наук, доцент кафедры физики ОмГТУ. ГРЯЗНОВ Борис Терентьевич, доктор технических наук, профессор, главный инженер НТК «Криогенная техника».

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

Дата поступления статьи в редакцию: 20.05.2009 г.

© Суриков В.И., Данилов С.В., Кузнецова Ю.В.,

Грязнов Б.Т., Туровец А.Г.

Книжная полка

УДК 621.88

Тайминге, Р. Машиностроение. Разъемные и неразъемные соединения. Режущий инструмент [Текст] : карм, справ.: пер. с англ. / Роджер Тайминге. - 2-е изд., стер. - М. : Додэка-ХХ1, 2008. -335 с. - (Карманный справочник). - 1БВЫ 978-5-64120-235-5.

Приведены сведения о резьбовых соединениях, различных видах резьб, включая прецизионные и специальные резьбы. Представлена большая номенклатура крепежных изделий: болты, винты, гайки; указаны скорости резания; способы обработки металла, способы крепления инструмента, станочные приспособления, передачи. Приведены размеры уплотнительных колец и посадочных мест для гидравлических и пневматических устройств.

Представлены сведения о неразъемных соединениях: заклепочных, фальцованных, паяных. Справочник включаеттакже общетехнические сведения; таблицы пересчета единиц, формулы, полезные для работы, практические примеры использования измерительного инструмента. Издание предназначено для конструкторов, технологов, мастеров, а также студентов машиностроительных специальностей.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (ВО), 200« МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ