×
20.03.2013
216.012.2f90

ЛЕГИРОВАННОЕ КВАРЦЕВОЕ СТЕКЛО С ТЕТРАЭДРИЧЕСКОЙ КООРДИНАЦИЕЙ АТОМОВ ТИТАНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение касается легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана и может быть использовано при создании оптоэлектронных и светоизлучающих устройств. Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана представляет собой основу, состоящую из диоксида кремния, с поверхностным слоем, включающим диоксид титана и диоксид кремния. Толщина поверхностного слоя составляет 35-45 нм, поверхностный слой содержит 7-12 мол.% диоксида титана и 93-88 мол.% диоксида кремния, при этом в тетраэдрической координации находится 97÷99% атомов титана. Техническим результатом изобретения является улучшение оптической прозрачности и расширение области использования. 1 табл., 1 ил.
Основные результаты: Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана, представляющее собой основу, состоящую из диоксида кремния, с поверхностным слоем, включающим диоксид титана и диоксид кремния, отличающееся тем, что толщина поверхностного слоя составляет 35-45 нм, поверхностный слой содержит 7-12 мол.% диоксида титана и 93-88 мол.% диоксида кремния, при этом в тетраэдрической координации находится 97÷99% атомов титана.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к легированным кварцевым стеклам с тетраэдрической координацией атомов титана и может быть использовано при создании компонентов микро- (нано-) и оптоэлектронных устройств.

Известно [Р.Я.Ходаковская. Химия титансодержащих стекол и ситаллов. Химия, 1978, стр.5], что наличие ионов титана в аморфной структуре кварцевого стекла (SiO2) оказывает значительное влияние на его физические свойства, например модуль упругости, коэффициент теплового расширения, фото- и катодолюминесценция, оптическое поглощение, пропускание и преломление, электросопротивление. Поэтому легированные титаном кварцевые стекла (полученные путем химического синтеза) применяются в оптике, химической отрасли, высокотемпературной технике, радиоэлектронике. В микро- и оптоэлектронике используется кварцевое стекло с предъявлением к нему высоких требований по стабильности характеристик. Известно также [Р.Я.Ходаковская. Химия титансодержащих стекол и ситаллов. стр.14], что в подавляющем большинстве кристаллических кислородных соединений титан имеет октаэдрическую координацию. Тетраэдрическая координация примесных ионов титана Ti4+ обнаружена, например, в кислородном соединении титана с барием Ba2TiO4 [Bland Е. Acta Cristallograph., 1961, v.14, p.875-881].

Известен кремнийсодержащий материал в виде минерала фресноита с тетраэдрической координацией атомов титана [А.М.Coats, N.Hirose, J. Maar, A.R.West. Tetrahedral Ti4+ in the Solid Solution Ba2Ti1+xSi2-xO8 (0≤x≤0.14) J. Solid-State Chem. 126, 105 (1996)], полученный путем механической и термической обработки взятых в стехиометрических количествах предварительно высушенных реактивов BaCO3, TiO2 и SiO2. В полученном материале общей формулы Ba2Ti1+xSi2-xO8 (0≤x≤0.14) с тетраэдрической координацией атомов титана четырехвалентные атомы титана (ионы Ti4+) частично замещают атомы кремния в структуре кристаллов, образуя титанокислородные тетраэдры.

Недостатком материала является усложненный химический состав и низкое процентное содержание примесных атомов титана (ионов Ti4+) с тетраэдрической координацией, что не обеспечивает требуемых свойств при создании на основе этого материала функциональных устройств микроэлектроники, оптоэлектроники, нанофотоники, ограничивается область использования материала.

Наиболее близким к предложенному является легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана, представляющее собой основу, состоящую из диоксида кремния, с поверхностным слоем, включающим диоксид титана и диоксид кремния [V.Belostotsky, Journal of Non-Crystalline Solids Volume 202, Issues 1-2, 1 July 1996, Pages 194-197]. Это стекло получено имплантацией ионов титана Ti+ с энергией 50 кэВ в непрерывном режиме облучения, с дозой облучения 2×1017 см-2, при температуре кварцевого стекла 670 K в процессе имплантации с последующим отжигом при температуре 1070÷1100 K.

Наряду с атомами титана в тетраэдрической координации стекло по прототипу включает ионы титана Ti2+ и Ti3+, не находящиеся в тетраэдрической координации. В этом случае ухудшается оптическая прозрачность (светопропускание) в области видимого спектра и ближнего ультрафиолетового диапазона. Ограничивается область практического использования стекла.

Задачей изобретения является улучшение оптической прозрачности легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана, расширение области его использования. Для решения поставленной задачи предлагается легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана, представляющее собой основу, состоящую из диоксида кремния, с поверхностным слоем, включающим диоксид титана и диоксид кремния, отличающееся тем, что толщина поверхностного слоя составляет 35-45 нм, поверхностный слой содержит 7-12 мол. % диоксида титана и 93-88 мол.% диоксида кремния, при этом в тетраэдрической координации находится 97÷99% атомов титана.

Новым техническим результатом предложенного легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана является улучшение оптической прозрачности и расширение области использования. Результат обеспечивается тем, что толщина поверхностного слоя стекла составляет 35-45 нм, поверхностный слой содержит 7-12 мол. % диоксида титана TiO2 и 93-88 мол.% диоксида кремния SiO2, при этом в тетраэдрической координации находится 97÷99% атомов титана (Ti4+). Предложенному легированному кварцевому стеклу, обладающему существенными преимуществами в сравнении с известными аналогичными материалами, авторами присвоено наименование «Тисил».

На чертеже изображены рентгеновские абсорбционные спектры предложенного легированного кварцевого стекла. По вертикальной оси отложено нормированное поглощение в условных единицах (усл.ед.), по горизонтальной оси - энергия рентгеновских фотонов (эВ). Указанные спектры приведены для двух образцов кварцевого стекла SiO2, имплантированных ионами титана с дозами 5×1016 и 1×1015 см-2. Кроме того, в качестве базы сравнения приведен соответствующий спектр синтетического фресноита Ba2TiSi2O8, содержащего атомы титана с тетраэдрической координацией [T.Höche, H.-I.Kleebe, R.Brydson. Phylosoph. Magazine, A 81, 825 (2001)]. Буквами А, Б, В, Г, Д и вертикальными пунктирными линиями обозначены спектральные полосы, в пределах которых сравнение характера кривых свидетельствует о наличии или отсутствии атомов титана с тетраэдрической координацией в полученных образцах легированного кварцевого стекла. Совпадение во всех указанных полосах форм кривых для фресноита и для образца кварцевого стекла, имплантированного ионами титана с дозой 5×1016 см-2, позволяет сделать вывод о наличии в этом образце атомов титана с тетраэдрической координацией. Несовпадение в полосах Б и Г форм кривых для фресноита и для образца кварцевого стекла, имплантированного ионами титана с дозой 1×1015 см-2, свидетельствует об отсутствии в этом образце атомов титана с тетраэдрической координацией.

В таблице приведены режимы облучения ионами титана и параметры образцов (1, 2, 3) предложенного легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана Ti4+, полученного путем имплантации ионов титана в импульсном режиме.

№ образца Доза облучения и плотность тока (см-2; мА/см2) Энергия ионов титана (кэВ) Толщина слоя (нм) TiO2/SiO2 (мол.%) Ti4+ (%)
1 5×1016; 5 30 39 9/91 98
2 9×1016; 10 35 45 12/88 99
5 1×1016; 0,2 25 35 7/93 97

Имплантация ионов титана Ti+ в кварцевое стекло SiO2 осуществлялась с помощью ионного источника, работающего в импульсном режиме (длительность импульсов 400 мкс, частота повторения 25 Гц), при вышеуказанных значениях дозы облучения, импульсной плотности тока и энергии ионов. Температура кварцевого стекла поддерживалась постоянной в диапазоне 250÷300°C.

Полученные образцы легированного кварцевого стекла представляют собой плоскопараллельные пластины площадью 1 см2, толщиной 3 мм с поверхностью оптического качества. Поверхностный слой каждого образца указанной в таблице толщины содержит диоксид титана и диоксид кремния, нижележащая основа образца состоит из диоксида кремния. Характеристический размер структурной единицы импульсно-имплантированного ионами титана кварцевого стекла, а именно титанокислородного тетраэдра, составляет 10÷12 Å (примерно 1 нм). Рентгеновский абсорбционный спектр предложенного кварцевого стекла, приведенный на чертеже (доза облучения 5×1016 см-2), полностью соответствует приведенному на этом же чертеже абсорбционному спектру фресноита, также включающего атомы титана с тетраэдрической координацией.

Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана по прототипу [V.Belostotsky, Journal of Non-Crystalline Solids Volume 202, Issues 1-2, 1 July 1996, Pages 194-197] содержит оптические полосы поглощения 1,77 эВ, 2,8 эВ и 3,95 эВ, обусловленные наличием в этом стекле ионов титана Ti2+ и Ti3+, находящихся не в тетраэдрической координации, что ухудшает оптическую прозрачность стекла. Полученные образцы легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана не содержат упомянутых ионов титана, вследствие чего предложенное стекло имеет улучшенную оптическую прозрачность. Это обеспечивает возможность использования предложенного стекла для изготовления планарных волноводов для интервала длин волн 300÷800 нм.

Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана, представляющее собой основу, состоящую из диоксида кремния, с поверхностным слоем, включающим диоксид титана и диоксид кремния, отличающееся тем, что толщина поверхностного слоя составляет 35-45 нм, поверхностный слой содержит 7-12 мол.% диоксида титана и 93-88 мол.% диоксида кремния, при этом в тетраэдрической координации находится 97÷99% атомов титана.
ЛЕГИРОВАННОЕ КВАРЦЕВОЕ СТЕКЛО С ТЕТРАЭДРИЧЕСКОЙ КООРДИНАЦИЕЙ АТОМОВ ТИТАНА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 16.
27.06.2013
№216.012.50d1

Способ получения имплантированного ионами олова кварцевого стекла

Изобретение относится к способу получения имплантированного ионами олова кварцевого стекла из диоксида кремния с поверхностным слоем, содержащим нанокластеры олова. Упомянутый способ может быть использован при создании компонентов микро-(нано-) и оптоэлектронных устройств. Проводят имплантацию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486282
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.01.2014
№216.012.97f5

Способ получения люминофора в виде аморфной пленки диоксида кремния с ионами селена на кремниевой подложке

Изобретение к способу получения люминофора в виде аморфной пленки диоксида кремния с ионами селена, расположенной на кремниевой подложке. Способ включает имплантацию ионов селена с энергией ионов 300±30 кэВ при флюенсе 4÷6·10 ион/см в указанную пленку и первый отжиг при температуре 900÷1000°C...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504600
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.04.2014
№216.012.b91f

Способ формирования самонакаливаемого полого катода из нитрида титана для системы генерации азотной плазмы

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для упрочняющей обработки деталей из сталей и сплавов цветных металлов методом плазменного азотирования. Заявленный способ включает установку полого катода из титана в разрядную систему, содержащую анодный электрод, постоянную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513119
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.bb33

Способ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения в термолюминесцентном детекторе на основе анионо-дефектного монокристалла оксида алюминия (варианты)

Изобретение относится к радиационной физике, а именно к способам измерения поглощенной дозы ионизирующего γ-излучения, или β-излучения, или импульсного потока электронов в термолюминесцентном детекторе на основе анионодефектного монокристалла оксида алюминия. Способ измерения поглощенной дозы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513651
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.08.2014
№216.012.ec0b

Способ термоподготовки к экспозиции термолюминесцентного детектора ионизирующих излучений на основе оксида алюминия

Изобретение относится к измерению высоких доз поглощенного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что способ термоподготовки к экспозиции термолюминесцентного детектора ионизирующих излучений на основе оксида алюминия включает термообработку, при этом после считывания высокодозной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526235
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.ec78

Конвертер вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона в виде аморфной пленки оксида кремния sio на кремниевой подложке

Изобретение относится к люминесцентным материалам - конвертерам вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона, выполненным в виде аморфной пленки оксида кремния SiO на кремниевой подложке, предназначенным для создания функциональных элементов фотонных приборов нового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526344
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.11.2014
№216.013.0acd

Способ получения конвертера вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона в виде аморфной пленки оксида кремния sio на кремниевой подложке

Изобретение относится к способу получения люминесцентного материала - конвертера вакуумного ультрафиолетового излучения в излучение видимого диапазона в виде аморфной пленки оксида кремния SiO на кремниевой подложке, предназначенного для создания функциональных элементов фотонных приборов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534173
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.12.2014
№216.013.0ef3

Имплантированная ионами олова пленка оксида кремния на кремниевой подложке

Изобретение относится к материаловедению. Пленка оксида кремния на кремниевой подложке, имплантированная ионами олова, включает нанокластеры альфа-олова. Толщина пленки составляет 80÷350 нм, средняя концентрация олова находится в пределах от 2,16 до 7,1 атомных процентов, нанокластеры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535244
Дата охранного документа: 10.12.2014
27.07.2015
№216.013.670d

Способ получения на изделиях из твердых сплавов двухфазного нанокомпозитного покрытия, состоящего из нанокластеров карбида титана, распределенных в аморфной матрице

Изобретение относится к области получения нанокомпозитных покрытий и может быть использовано при создании оптических и микроэлектронных устройств и материалов с повышенной коррозионной стойкостью и износостойкостью. Способ получения на изделиях из твердых сплавов двухфазного нанокомпозитного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557934
Дата охранного документа: 27.07.2015
20.11.2015
№216.013.8fe8

Способ получения имплантированного ионами цинка кварцевого стекла

Изобретение относится к способу получения имплантированного ионами цинка кварцевого стекла из диоксида кремния с поверхностным слоем, содержащим нанокластеры цинка. Способ может быть использован при создании компонентов микро-(нано-) и оптоэлектронных устройств. Проводят имплантацию ионов цинка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568456
Дата охранного документа: 20.11.2015
Показаны записи 1-10 из 157.
27.01.2013
№216.012.200f

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатитов, в частности к извлечению РЗЭ из фосфогипса. Способ включает приготовление пульпы из фосфогипса и сорбцию редкоземельных элементов на сорбенте. Приготовление пульпы ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473708
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20be

Устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов

Изобретение относится к устройству для определения, контроля и измерения физических параметров веществ и предназначено для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов, в частности кинематической вязкости и электропроводности. Устройство содержит тигель с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473883
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e8

Способ определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является способом оценки накопленной дозы ионизирующего β-излучения с использованием твердотельных термолюминесцентных детекторов и может быть использовано при персональной дозиметрии при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473925
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e9

Устройство для определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является устройством для определения поглощенной дозы ионизирующего β-излучения в термолюминесцентном детекторе и может быть использовано при персональной дозиметрии, при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях. Сущность изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473926
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.236a

Способ получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов

Изобретение относится к способу получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов R = С≡С-Аr; тиенил-2. Способ включает взаимодействие пентиптиценхинона с литиевыми производными гетаренов и ацетиленов с последующей ароматизацией восстанавливающим агентом. При этом способ характеризуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474568
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.286f

Устройство защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах

Предлагаемое изобретение относится к системам защиты и диагностики ядерного реактора на быстрых нейтронах АЭС. Устройство защиты ядерного реактора содержит измерители и датчики режимов работы АЭС и системы управления защиты, стержень аварийной защиты для гашения цепной реакции при авариях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475871
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a6c

Волновод для осветления стекломассы

Изобретение относится к области стекловарения, в частности к стекловаренным печам. Волновод для осветления стекломассы, включающий погруженный в расплав стекломассы цилиндрический корпус волновода с закрытым торцом, снабжен газоструйным акустическим излучателем, трубопроводом для подачи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476387
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f61

Устройство для получения труб с винтовым профилем

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, конкретно - к трубопрофильному производству. Корпус содержит два держателя с профильными кольцами, установленные последовательно вдоль оси трубы. Один держатель выполнен подвижным с возможностью поворота вокруг своей оси при помощи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477664
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.301d

Способ определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов (варианты)

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам контроля и измерения свойств веществ, и предназначено для определения аномалий на политермах свойств высокотемпературных металлических расплавов. Дополнительной сферой применения являются металлургические процессы, в частности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477852
Дата охранного документа: 20.03.2013
+ добавить свой РИД