RU2686493C1 - Магниторезистивный сплав на основе висмута - Google Patents
Магниторезистивный сплав на основе висмута Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686493C1 RU2686493C1 RU2018129105A RU2018129105A RU2686493C1 RU 2686493 C1 RU2686493 C1 RU 2686493C1 RU 2018129105 A RU2018129105 A RU 2018129105A RU 2018129105 A RU2018129105 A RU 2018129105A RU 2686493 C1 RU2686493 C1 RU 2686493C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bismuth
- alloy
- tin
- antimony
- alloys
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C12/00—Alloys based on antimony or bismuth
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к сплавам на основе висмута, предназначенным для изготовления датчиков контрольно-измерительной аппаратуры. Магниторезистивный сплав на основе висмута содержит, мас.%: сурьма 5,1437216 - 5,7737629, олово 0,000006 - 0,0001, висмут – остальное. Сплав характеризуется высоким значением магнитосопротивлением в температурном диапазоне 90-300 К, что обеспечивает высокую эффективность датчиков контрольно-измерительной аппаратуры, 2 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к сплавам на основе висмута, содержащих сурьму и олово, предназначенных для изготовления датчиков контрольно-измерительной аппаратуры измерения магнитных полей, магнитотермоэлектрических преобразователей энергии и других электронных приборов, использующих в своей работе высокое значение магнитосопротивления.
Известны сплавы на основе висмута, обладающие достаточно высокими значениями магнитосопротивления в температурном диапазоне 90-300 К.
К таким сплавам относятся:
- сплав на основе висмута, содержащий сурьму 1,6 мае. (Bi0.096Sb0.04), обладающий высоким магнитосопротивлением (МС) [1];
- магнитотермоэлектрический сплав на основе висмута, содержащий сурьму 4,436-4,7107 мае, теллур 0,00054-0,00066 мас. %, висмут остальное [2],
- гальванотермомагнитный сплав на основе висмута, содержащий сурьму 0,58-2,98 мае, олово 0,00002 - 0,00012 мае, висмут остальное [3].
Наиболее близким по своему составу к предложенному сплаву является магниторезистивный сплав на основе висмута, содержащий мае. сурьму 9,3388-9,3393; олово 0,000050-0,000070; висмут остальное [4].
Однако недостатком сплава является низкое магнитосопротивление (МС) в области температур 90-300 К и магнитных полях до 1.15 Тл.
Технической задачей изобретения является повышение МС сплава на основе висмута.
Техническим результатом является создание сплава для изготовления эффективных датчиков контрольно-измерительной аппаратуры.
Поставленные техническая задача и технический результат достигаются в результате того, что в сплав на основе висмута, содержащий сурьму, дополнительно вводят олово при следующем содержании компонентов, мас. %:
Сурьма: 5,1437216 - 5,7737629
Олово: 0,000006 - 0,0001
Висмут: остальное.
Пример реализации изобретения.
В качестве основы предлагаемого сплава был взят известный двухкомпонентный сплав на основе висмута, содержащий сурьму 5,1437216-5,7737629 мае. В этот сплав был введен третий компонент - олово в количестве 0,000006-0,0001 мае.
Таким образом, существенным отличительным признаком заявляемого сплава является наличие в нем в качестве третьего компонента олова.
В результате введения олова было достигнуто повышение МС предлагаемого сплава, по сравнению с известным.
Для измерения МС предлагаемого сплава методом вытягивания из расплава по Чохральскому были получены монокристаллы следующих составов, приведенные в таблице 1.
При получении монокристаллов использовали висмут марки Ви-0000, предварительно прошедший капельную очистку в вакууме, сурьмы ОСЧ-18-4 и олово ОВЧ-0000. Кристаллы выращивали в атмосфере гелия особой чистоты. После выращивания монокристаллов из них вырезались на электроискровом станке образцы в форме параллелепипеда размерами 3×4×15 мм3 таким образом, чтобы их большее ребро было параллельно тригональной оси, а второе по величине - бинарной оси элементарной ячейки. МС измеряли в криостате специальной конструкции двухзондовым методом в магнитных полях 0,1-1,15 Тл. Ток направляли вдоль тригональной оси, а магнитное поле - перпендикулярно бинарной оси.
МС определяли как отношение разности сопротивлений в магнитном поле р(В) и без магнитного поля р(0) к сопротивлению без магнитного поля в процентах 
Величины максимальных значений МС предлагаемого сплава и известного сплава при температуре 90 К в магнитном поле приведены в таблице 2.
Из данных таблицы 2 следует, что все составы предлагаемого сплава имеют более высокие значения МС, чем МС известного сплава.
Нижний предел концентрации сурьмы в предлагаемом сплаве (5,1437216 мае.) определяется тем, что при меньшем ее содержании в сплаве увеличение МС не наблюдается в сравнении с предлагаемым сплавом вследствие уменьшения энергетического зазора запрещенной зоны до нуля. Верхний предел концентрации сурьмы в предлагаемом сплаве (5,7737629 мае.) определяется тем, что МС уменьшается в сравнении с предлагаемым сплавом из-за увеличения энергетического зазора и ухудшения совершенства структуры монокристаллов.
Выбор предельных концентраций олова в предлагаемом сплаве связан тем, что добавка олова в количестве менее 0,000006 мае. является минимальной, при которой обеспечивается достижение поставленной в предлагаемом изобретении цели повышение МС сплава на основе висмута, содержащих сурьму в количестве от 5,1437216 до 5,7737629 мае. включительно, а добавка олова в количестве 0,0001 является максимальной, при которой наблюдается не рост МС, а его снижение.
Влияние столь малых добавок олова на МС монокристаллов сплавов на основе висмута, содержащих 5,1437216-5,7737629 мае. сурьмы, может быть связано с изменением зонной структуры, близкой с безщелевому состоянию, при низких температурах. Известно, что такие сплавы называют (ЗД) Дирак полуметаллами и в них наблюдается возрастание электрофизических свойств в магнитном поле.
Ослабление влияния олова на МС сплавов висмут-сурьма при увеличении содержания в них сурьмы связано с тем, что увеличение его содержания в сплавах сопровождается увеличением энергетического зазора запрещенной зоны, снижающего влияние магнитного поля.
Особенности влияния олова на МС в сплавах висмут-сурьма связано с изменением удельного электросопротивления и подвижности носителей тока при низких температурах, приводящих к безщелевому состоянию зонной структуры.
Реализация предлагаемого сплава, обладающего более высоким МС по сравнению с известными сплавами, позволяет изготавливать из него контрольно-измерительную аппаратуру измерения магнитных полей, приборов для сверхвысоких частот и магнитотермоэлектрических преобразователей энергии, расширить область их применения в тех областях науки и техники, где к изделиям из монокристаллов сплавов висмута с сурьмой предъявляются требования высокого МС.
Источники информации
1. Yue, Z. J. Semimetal-semiconductor transition and giant linear magnetoresistances in three-dimensional Dirac semimetal Bi0.96Sb0.04 single crystals / Z.J. Yue, X. Wang, S.S. Yan. Applied Physics Letters. - 2015. -V. 107.- 112101.
2. Авторское свидетельство СССР №513368 «Магнитотермоэлектрический сплав на основе висмута», МПК С22С 12/00, опубл. 25.06.76.
3. Патент РФ №2044092 «Гальваномагнитный сплав на основе висмута» МПК С22С 12/00, опубл. 20.09.1995
4. Kozhemyakin G.N., Zayakin S.A. Magnetoresistance in doped Bio.85Sbo.15 single crystals. Journal of Applied Physics. - 2017. - V. 122. - 205102.
Claims (4)
- Магниторезистивный сплав на основе висмута, содержащий сурьму, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово при следующем содержании компонентов, мас.%:
- Сурьма 5,1437216-5,7737629
- Олово 0,000006-0,0001
- Висмут - Остальное.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129105A RU2686493C1 (ru) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Магниторезистивный сплав на основе висмута |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129105A RU2686493C1 (ru) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Магниторезистивный сплав на основе висмута |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686493C1 true RU2686493C1 (ru) | 2019-04-29 |
Family
ID=66430340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018129105A RU2686493C1 (ru) | 2018-08-09 | 2018-08-09 | Магниторезистивный сплав на основе висмута |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686493C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU511368A1 (ru) * | 1974-07-04 | 1976-04-25 | Институт Металлургии Имени А.А.Байкова | Магнитнотермоэлектрический сплав на основе висмута |
| RU2044092C1 (ru) * | 1992-08-12 | 1995-09-20 | Институт металлургии им. А.А.Байкова РАН | Гальванотермомагнитный сплав на основе висмута |
| WO1998028801A1 (en) * | 1996-12-24 | 1998-07-02 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Thermoelectric piece and process of making the same |
-
2018
- 2018-08-09 RU RU2018129105A patent/RU2686493C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU511368A1 (ru) * | 1974-07-04 | 1976-04-25 | Институт Металлургии Имени А.А.Байкова | Магнитнотермоэлектрический сплав на основе висмута |
| RU2044092C1 (ru) * | 1992-08-12 | 1995-09-20 | Институт металлургии им. А.А.Байкова РАН | Гальванотермомагнитный сплав на основе висмута |
| WO1998028801A1 (en) * | 1996-12-24 | 1998-07-02 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Thermoelectric piece and process of making the same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KOZHEMYAKIN G.N. et al, Magnetoresistance in doped Bi0.85Sb0.15 single crystals. Journal of Applied Physics. 2017, vol.122, p.205102. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Feng et al. | Large linear magnetoresistance in Dirac semimetal Cd 3 As 2 with Fermi surfaces close to the Dirac points | |
| Lenoir et al. | Effect of antimony content on the thermoelectric figure of merit of Bi1− xSbx alloys | |
| Chu et al. | Determination of the phase diagram of the electron-doped superconductor Ba (Fe 1− x Co x) 2 As 2 | |
| Zhang et al. | Anomalous thermoelectric effects of ZrTe 5 in and beyond the quantum limit | |
| Prestigiacomo et al. | Hall effect and the magnetotransport properties of Co2MnSi1-xAlx Heusler alloys | |
| Long | Effect of Pressure on the Electrical Properties of Indium Antimonide | |
| Bourgault et al. | Transport properties of thermoelectric Bi0. 5Sb1. 5Te3 and Bi2Te2. 7Se0. 3 thin films | |
| Druzhinin et al. | Negative magnetoresistance in indium antimonide whiskers doped with tin | |
| Shrestha et al. | Quantum oscillations in metallic Sb 2 Te 2 Se topological insulator | |
| Druzhinin et al. | Low temperature magnetoresistance of InSb whiskers | |
| Kawamoto et al. | Thermoelectric properties of (Bi 1− x Sb x) 2 S 3 with orthorhombic structure | |
| RU2686493C1 (ru) | Магниторезистивный сплав на основе висмута | |
| JPWO2020040264A1 (ja) | ホール素子 | |
| Das et al. | Magneto-resistive property study of direct and indirect band gap thermoelectric Bi-Sb alloys | |
| Stankiewicz et al. | Pressure and Temperature Dependences of Cd x Hg 1− x Te Alloy Hall Mobilities | |
| Huang et al. | Two-carrier transport-induced extremely large magnetoresistance in high mobility Sb2Se3 | |
| Matsuura et al. | Magnetic and transport properties of BaV 1− x Ti x S 3 (0≤ x≤ 0.2) | |
| RU2673870C1 (ru) | Магниторезистивный сплав на основе висмута | |
| Giraldo-Gallo et al. | Inhomogeneous superconductivity in BaPb 1− x Bi x O 3 | |
| McCloy et al. | Magnetotransport properties of high quality Co: ZnO and Mn: ZnO single crystal pulsed laser deposition films: Pitfalls associated with magnetotransport on high resistivity materials | |
| Schnyders | Linear magnetoresistance without linear dispersions: The case of homogeneous silver deficient Ag2-δTe | |
| Cetnar et al. | Fermi Level and Electrostatic Screening Factor in Degenerate Semiconductors and Metal Alloys | |
| Konopko et al. | Magnetoresistance oscillations in topological insulator microwires contacted with normal and superconducting leads | |
| Condrea et al. | Quantum size effect in the resistivity of bismuth nanowires | |
| Iwami et al. | Magnetoresistance Effect in p-Zn3As2 Single Crystals |