1. JCPEE
  2. Всі випуски
  3. Випуск 11, Номер 2, 2021
  4. Кoреляція температури розм’якшення та середньої енергетичної пов’язаності сіткових халькогенідних стекол

Кoреляція температури розм’якшення та середньої енергетичної пов’язаності сіткових халькогенідних стекол

JCPEE.
2021;
Випуск 11, Номер 2
: с. 32-37
https://doi.org/10.23939/jcpee2021.02.032
Автори:
  1. Михайло Шпотюк
  2. Олег Шпотюк
1
Національний університет "Львівська політехніка"
2
Інститут фізичної оптики імені Влоха; Науково-дослідне підприємство «Електрон-Карат»; Університет Яна Длугоша в Ченстохові

В статті критично проаналізовано кореляційне співвідношення між температурою розм'якшення Tg і середньою енергією зв'язків E, отримане для халькогенідних стекол в L. Tichý & H. Tichá [J. Non-Cryst. Solids, 189, 1995]. В результаті було показано, що його було отримано з використанням неправильних розрахунків середньої енергетичної пов'язанності E через некоректне застосування різних процедур усереднення для різних доданків цього параметра, а тому це співвідношення  не можна застосовувати на практиці. Алгоритм обчислення середньої енергетичної пов'язанності було скоректовано шляхом усереднення і енергії "сіткової частини матриці" Ec (гетерополярних зв'язків), і енергії зв'язків "залишкової матриці" Erm (енергії гомополярних зв'язків) на один атом формульної одиниці скла, а також врахування неможливості формування ковалентних хімічних зв'язків між катіонами різного виду. На прикладі 145 типових представників ковалентно-пов'язаних сіткових халькогенідних стекол (системи типу Ge-As-S/Se) показано, що реальна лінійна кореляція між температурою розм'якшення Tg і їх енергетичною пов'язанністю E може визначатись співвідношенням Tg ≅ 326∙(E – 0.94).

 

chalcogenide glass
температура склування
average bond energy
covalent network
  1. C.A. Angell, et al., "Relaxation in glassforming liquids and amorphous solids", J. Appl. Phys., vol. 88, pp. 3113-3157, 2000.
  2. D. Cangialosi, "Dynamics and thermodynamics of polymer glasses", J. Phys.: Condens. Matter., vol. 26, pp. 153101-1-19, 2014.
  3. K. Tanaka and K. Shimakawa, Amorphous Chalcogenide Semiconductors and Related Materials, New York-Dordrecht-Heidelberg-London: Springer, 2011.
  4. A. Feltz, Amorphous Inorganic Materials and Glasses, Weinheim-New York-Basel-Cambridge-Tokyo: VCH Publ., Inc., 1993.
  5. J-L. Adam and X. Zhang (Eds.), Chalcogenide Glasses: Preparation, Properties and Application, Philadelphia-New Delhi: Woodhead Publ. ser. in Electronic and Optical Mater., 2013.
  6. J. Bicerano and S.R. Ovshinsky, "Chemical bond approach to the structures of chalcogenide glasses with reversible switching properties", J. Non-Cryst. Solids, vol. 74, pp. 75-84, 1985.
  7. K. Tanaka, "Glass transition of covalent glasses", Solid State Commun., vol. 54, pp. 867-869, 1985.
  8. A. Feltz, H. Aust, and A. Blayer, "Glass formation and properties of chalcogenide systems XXVI: permittivity and the structure of glasses AsxSel-x and GexSel-x", J. Non-Cryst. Solids, vol. 55, pp. 179-190, 1983.
  9. P. Chen, P. Boolchand, and D.G. Georgiev, "Long term aging of selenide glasses: evidence of sub-Tg endotherms and pre-Tg exotherms", J. Phys.: Condens. Matter., vol. 22, pp. 065104-1-16, 2010.
  10. G. Yang, et al., "Correlation between structure and physical properties of chalcogenide glasses in the AsxSe1−x system", Phys. Rev. B, vol. 82, pp. 195206-1-8, 2010.
  11. M. Shpotyuk, et al., "On the glass transition temperature Tg against molar volume Vm plotting in arsenoselenide glasses", J. Non-Cryst. Solids, vol. 528, pp. 119758-1-6, 2020.
  12. E. Zhu, et al., "Correlation between thermo-mechanical properties and network structure in GexS100–x chalcogenide glasses", J. Non-Cryst. Solids: X, vol. 1, pp. 100015-1-7, 2019.
  13. P. Boolchand, X. Feng, and W.J. Bresser, "Rigidity transitions in binary Ge–Se glasses and the intermediate phase", J. Non-Cryst. Solids, vol. 293-295, pp. 348-356, 2001.
  14. [14] L. Tichý and H. Tichá, "Covalent bond approach to the glass-transition temperature of chalcogenide glasses", J. Non-Cryst. Solids, vol. 189, pp. 141-146, 1995.
  15. A.V. Nidhi, V. Modgil, and V.S. Rangra, "The effect of compositional variation on physical properties of Te9Se72Ge19-xSbx (x = 8, 9, 10, 11, 12) glassy material", New J. Glass Ceram., vol. 3, pp. 91-98, 2013.
  16. A.V. Nidhi, V. Modgil, and V.S. Rangra, "Structural characterization of Te9Se72Ge19-xSbx (8£x£12) glass using far-infrared spectra", Chalcogen. Lett., vol. 11, pp. 365-372, 2014.
  17. J. Lonergan, et al., "Modeling and experimental determination of physical properties of GexGaySe1-x-y chalcogenide glasses I: Structure and mechanical properties", J. Non-Cryst. Solids, vol. 510, pp. 192-199, 2019.
  18. J. Lonergan, et al., "Modeling and experimental determination of physical properties of GexGaySe1-x-y chalcogenide glasses II: Optical and thermal properties", J. Non-Cryst. Solids, vol. 511, pp. 115-124, 2019.
  19. N. Chandel, and N. Mehta, "Analysis of physicochemical properties in covalent network chalcogenide glasses (ChGs): critical review of theoretical modeling of chemical bond approach", SN Appl. Sci., vol. 1, pp. 657-1-14, 2019.
  20. A.I. Isayev, et al., "Structure and optical properties of chalcogenide glassy semiconductors of the As-Ge-Se system", Semiconductors, vol. 53, pp. 1500-1506, 2019.
  21. R.W. Fawcett, C.N.J.Wagner, and G.S.Cargill III, "Radial distribution studies of amorphous GexSe1-x alloy films", J. Non-Cryst. Solids, vol. 8-10, pp. 369-375, 1972.
  22. G.A.N. Connel, and G. Lucovsky, "Structural models for amorphous semiconductors and insulators", J. Non-Cryst. Solids, vol. 31, pp. 123-155, 1978.
  23. L. Pauling, The Nature of the Chemical Bond, New York: Cornell Univ. Press, 1960.
  24. T. Qu, and P. Boolchand, "Shift in elastic phase boundaries due to nanoscale phase separation in network glasses: the case of GexAsxS1-2x", Phil. Mag., vol. 85, pp. 875-884, 2005.
  25. R.P. Wang, et al., "Raman spectra of GexAsySe1-x-y glasses", J. Appl. Phys., vol. 106, pp. 043520-1-4, 2009.
  26. Y. Wang, P. Boolchand, and M. Micoulaut, "Glass structure, rigidity transitions and the intermediate phase in Ge-As-Se ternary", Europhys. Lett., vol. 52, no. 6, pp. 633-639, 2000.
  27. J.Z. Liu, and P.C. Taylor, "The formal valence shell model for structure of amorphous semiconductors", J. Non-Cryst. Solids, vol. 114, pp. 25-30, 1989.