1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика и химия стекла
  4. T. 49, № 2, 2023

Физика и химия стекла, 2023, T. 49, № 2, стр. 217-220

Граница области стеклообразования в тройных системах Tm–As–S и Tm–As–Se

Т. М. Ильяслы 1, Г. Г. Гахраманова 1, З. И. Исмаилов 1, *

1 Бакинский государственный университет
1148 Баку, ул. З. Халилова, 23, Азербайджан

* E-mail: zakir-51@mail.ru

Поступила в редакцию 10.02.2022
После доработки 03.08.2022
Принята к публикации 07.12.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

На основании данных, полученных комплексными методами физико-химического анализа по исследованию различных разрезов тройных систем Tm–As–S(Se) и используя литературные данные, определена граница области стеклообразования системы Tm–As–S и Tm–As–Se. Установлено, что при скорости охлаждения 10°C/мин в системе Tm–As–S область стеклообразования стекла системы составляет 33 aт. % от общей площади треугольника, а при скорости охлаждения 102°C/мин 51 aт. % от общей площади треугольника. В системе Tm–As–Se при указанных режимах охлаждения область стекла составляет 35 и 54 aт. % соответственно.

Ключевые слова: синтез, стекло, температура, сплав, система, полупроводник

ВВЕДЕНИЕ

Халькогенидные полупроводниковые стекла являются перспективными материалами для электронной техники [1–6]. Наиболее характерными представителями этого класса соединений являются трисульфид (As2S3) и триселенид (As2Se3) мышьяка, а также стеклообразные вещества на основе этих стеклообразующих соединений.

Стеклообразные материалы принадлежат к большой группе неорганических материалов, имеющих все большее значение в современной электронной промышленности. Разработка новых методов синтеза многофункциональных веществ высокой чистоты – важнейшая проблема современной неорганической химии. К этим веществам относятся халькогениды p-элементов III–V группы Периодической Системы, обладающие полупроводниковыми свойствами [7–9].

Комплексные исследования физических и физико-химических свойств новых халькогенидных стеклообразных полупроводников, связанные с поиском материалов с повышенной электро- и фотопроводимостью, вызывают практический интерес.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для синтеза сплавов использовали элементы следующей чистоты Аs-B5, Tm-А-1, сера марки “о. с. ч.” для анализа и селен марки В-4.

Синтез исходных двойных и тройных сплавов проводили прямым ампульным методом ступенчато, во вращающихся печах. Сначала температуру печи поднимали до 450°C. При этой температуре металлы интенсивно взаимодействуют с халькогенами. Для сплавления сплавов температуру печи поднимали до 900–1000°C, далее выдерживая 2 ч. эту температуру, сплавы охлаждали со скоростью 10°C/мин и 102°C/мин до комнатной температуры. Стекла систем с участием серы получены в компактном виде рубинового цвета, а сплавы с участием селена серовато-черного цвета. Сплавы исследовали методами ДТА, РФА, измерением микротвердости и определением плотности. При этом ДТА сплавов проводили на пирометре НТР-73 и Термоскан-2, РФА-осуществляли на дифрактометре фирмы “Bruqer” марки D8 Advance (на CuK2-излучение). Для исследования МСА использовали микроскоп марки МИМ-7, МИМ-8, микротвердость сплавов системы измеряли на микротвердомере ПМТ-3.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В настоящей работе приводятся результаты исследования полученных методами физико-химического анализа разрезов As2S3–Tm, AsS-Tm, AsS–TmS, AsS–Tm2S3, TmS–As2S3, Tm2S3–As2S3 и сплавов на основе стеклообразующих соединений AsS, AsSe, As2S3 и As2Se3. Для исследования подобных разрезов тройной системы Tm–As–Sе были использованы и литературные данные некоторых тройных систем [9–15].

После установления области стеклообразования исследовали некоторые макроскопические свойства, т.е. температуру стеклования (Tg), температуру кристаллизации (Tk), микротвердость (Hμ) и плотность (d) полученных стекол.

Область стеклообразования по разрезам в сульфидных и селенидных системах приводятся в табл. 1, 2.

Таблица 1.  

Стеклообразование по разрезам тройной системы Tm–As–S

Разрезы Область стеклообразования со скоростью охлаждения Результаты МСА
10°C/мин. 102°C/мин.
AsS–Tm 3 ат. % 5 ат. % Стекло мутная фаза
AsS–TmS 7 ат. % 10 ат. % Мутная фаза
AsS–Tm2S3 5 ат. % 7 ат. % Мутная фаза
As2S3–Tm 5 ат. % 9 ат. % Мутная фаза
As2S3–TmS 3 ат. % 5 ат. % Мутная фаза
As2S3–Tm2S3 4 ат. % 7 ат. % Мутная фаза
As2S5–TmS 6 ат. % 8 ат. % Мутная фаза
Таблица 2.

Стеклообразование по разрезам тройной системы Tm–As–Se

Разрезы Область стеклообразования со скоростью охлаждения Результаты МСА
10°C/мин. 102°C/мин.
AsSе–Tm 4 ат. % 7 ат. % Мутная фаза
AsSe–TmSe 5 ат. % 9 ат. % Мутная фаза
As2Sе3–Tm 7 ат. % 10 ат. % Мутная фаза
As2Sе3–TmSе 9 ат. % 12 ат. % Мутная фаза
As2Sе3–Tm2Sе3 10 ат. % 16 ат. % Мутная фаза

По результатам данных, полученных при исследовании разрезов указанных в табл. 1, 2 установлена граница области стеклообразования тройной системы Tm–As–S (рис. 1).

Рис. 1.

Область стеклообразования в системе Tm–As–S: 1 – v = 10°C/мин, 2 – v = 102°C/мин

Рассчитано, что область стекла при скорости охлаждения v = 10°C/мин, составляет 33 aт. % от общей площади треугольника, а при v = 102°C/мин, 51 aт. % от общей площади треугольника.

На основании полученных данных при исследовании разрезов AsSe–Tm, As–TmSe, As2Se3–Tm, As2Se3–TmSe, As2Se3–Tm2Se3 системы Tm–As–Sе очерчены границы области стеклообразования в тройной системе (рис. 2).

Рис. 2.

Область стеклообразования системы Tm–As–Se: 1 – v = 10°C/мин, 2 – v = 102°C/мин.

Определена граница области стеклообразования в тройной системе Tm–As–Se и установлено, что область стекла составляет 35 и 54 aт. % от общей площади треугольника Tm–As–Sе при v = 10°C/мин и v = 102°C/мин соответственно.

Судя по результатам исследования установлено, что область стеклообразования в селенидных системах шире, чем в сульфидных системах; а также зависит от скорости охлаждения, т.е. увеличение скорости охлаждения увеличивает область стеклообразования (рис. 1, 2)

По значениям макроскопических свойств Tg, d, Hμ установлено, что значения плотности, температура стеклования и микротвердости увеличивается. Этот факт говорит о том, что в стеклах образуются новые структурные единицы следующего состава

Таким образом, выявлено, что в стеклах кроме структурных единиц AsX3/2, X-(S,Se), участвует и вышеуказанная сложная структурная единица.

Список литературы

  1. Дембовский С.А. Стеклообразование. М.: Наука, 1990. 380 с.

  2. Борисова З.У. Халькогенидные полупроводниковые стекла. ЛГУ. 1983. 263 с.

  3. Цэндин К.Д. Электронные явления в стеклообразных полупроводниках. М.: Наука, 1996. 486 с.

  4. Козюхин С.А., Файрушин А.Р., Воронков Э.Н. Свойства аморфных пленок халь когенидов мышьяка, модифицированных комплексными соединениями редкоземельных элементов // Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39(8). С. 1012–2016.

  5. Фатуллаева Г.М., Бахтиярлы И.Б., Керимли О.Ш. Физико-химические исследования стеклообразования в системе As2S3–Er2O3. // Журн. Учен. Записки. 2017. № 2. С. 102–106.

  6. Худиева А.Г., Ильяслы Т.М., Исмаилов З.И. Исследование тройной системы Nd–As–S по различном разрезом // Международный журн. прикладных и фундаменталных исследований. 2016. № 4(5). С. 902–905.

  7. Mochalov L., Logunov A., Zelentsov S., Kudryashov M., Nezhdanov A., Gogova D., Mashin A.A Novel method for synthesis of arsenic sulfide films employing conversion of arsenic monosulfide in a plasma discharge // Superlattices and Microstructures. 2018. V. 120. P. 264–271.

  8. Ильяслы Т.М., Гахраманова Г.Г., Исмаилов З.И. // Стеклоообразование в тройной системе Tm–As–S // East European Scientific J. 2018. № 3(2). С. 60–64.

  9. Zakery A., Elliott S. Optical properties and applications of chalcogenide glasses: a review // J. Non-Crystalline Solids. 2003. № 1–3(330). P. 1–12.

  10. Ilyasly T.M., Gahramanova G.H., Abbasova R.F., Veysova S.M., İsmailov Z.İ. İnvestigation of the electrical properties of glasses of Tm–As–S and Tm–As–Se systems // Neü materials, Compounds and Applications. Baku: 2021. V. 5. № 3. P. 227–234.

  11. Ильяслы Т.М., Гахраманова Г.Г., Наджафоглы Г. Кристаллизация стекло на основе As2S3 c участием Tm методом ДТА // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). 2019. Т. 3(60). С. 44–46.

  12. Ильяслы Т.М., Садыгов Ф.М., Байрамова У.Р., Мамедова Л.М., Кахраманова Г.Г. Квазибинарные разрезы As2S3–ТmS и As2S3–Тm2S3 тройной системы Тm–As–S // Межд-ный журн. прекд. и фунда-ных иссл-ный. 2017. № 8. Ч. 1. С. 40–44.

  13. Ильяслы Т.М., Худиева А.Г., Исмаилов З.И. Стеклообразования и свойства стекол на основе As2S3 с участием Dy и его сульфидов // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). 2019. Т. 3(60). С. 62–66.

  14. Ashok U., Monali V., Yogesh S. Synthesis of Nanostructured As2S3 thin films by chemical Route: Effect of complexing agent // İnternational Conference: Benchmarks in Engineering Science and Technology İCBEST, -7-8 September, 2012. P. 15–17.

  15. Ильяслы Т.М., Гасанова Д.Т., Исмаилов З.И. Исследование области стеклообразования по разрезам As2S3-HoS и As2S3-Ho2S3 // Восточно Европейский журн. 2021. Т. 2(66). С. 72–77.

  16. Виноградова Г.З. Стеклообразование и фазовые равновесия в халькогенидных системах. Двойные и тройные системы. М.: Наука, 1984. 176 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика и химия стекла

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал