ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2021.234.267-282isplta-211Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ. БИОТЕХНОЛОГИЯCHEMICAL TECHNOLOGY OF WOOD. BIO TECHNOLOGYКинетика и механизм линейного роста кристаллов в стекле As2Se3Kinetics and mechanism of linear crystal growth in As2Se3 glassШкольниковЕ. В.Shkol’nikovE. V.

ШКОЛЬНИКОВ Евгений Васильевич – профессор кафедры химии, доктор химических наук, профессор

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

Researcher ID : G-8108-2016

Scopus Author ID :Scopus 7003735499

SHKOL`NIKOV Evgeny V. – DSc. (Chemical), professor

194021. Institute per. 5. St. Petersburg

Researcher ID : G-8108-2016

Scopus Author ID :Scopus7003735499

eshkolnikov@yandex.ruСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университетРоссияSt. Petersburg State Forest UniversityRussian Federation2021030320240234267282Copyright © Школьников Е.В., 20242024Школьников Е.В.Shkol’nikov E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/211

Ранее исследовано влияние малых добавок олова и свинца на кинетические параметры изотермической объемной кристаллизации стекол на основе As2Se3. Кинетика преимущественно поверхностной кристаллизация стекла As2Se3, используемого в электронной технике и волоконной ИК оптике, изучалась методами дифференциальной сканирующей калориметрии и микроскопии. Влияние величины переохлаждения ΔТ на механизм и кинетические параметры кристаллизации стекла As2Se3 изучено недостаточно. Автором статьи выполнен теоретический анализ экспериментальных зависимостей скорости линейного роста кристаллов As2Se3 от температуры и вязкости стекла As2Se3. На основе анализа существующих данных и приводимой работы показано, что в стекле As2Se3 при переохлаждениях ΔT = 30–135 вероятен дислокационный рост кристаллов в форме сферолитов. Для индивидуальных пластинчатых кристаллов As2Se3 с бездислокационными гранями внутри сферолитов при ΔT = 75–135 вероятен механизм роста с поверхностной двумерной нуклеацией, или 2Dsg– model. Скорость линейного роста кристаллов в стекле As2Se3 при 240−345 C теоретически рассчитывается, если в формулу Тернбала–Коэна ввести вероятностный фактор f (ТΔT) роста на ступенях винтовых дислокаций, а свободную энергию активации роста кристаллов ΔGa'' (T) принять равной кинетическому барьеру при вязком течении стекла ΔGη # (T) в уравнении Эйринга.

The influence of small additions of tin and lead on the kinetic parameters of isothermal bulk crystallization of glasses based on As2Se3. The kinetics of mainly surface crystallization of As2Se3 glass used in electronic engineering and fiber IR optics has been studied by differential scanning calorimetry and microscopy. The influence of the supercooling value ΔT on the mechanism and kinetic parameters of crystallization of As2Se3 glass is not sufficiently studied, The theoretical analysis of the experimental dependences of the linear growth rate of As2Se3 crystals on the temperature and viscosity of the As2Se3 glass has been performed. In the temperature range 240–345 °С (overcooling 135°–30°), a dislocation mechanism has appeared to be probable for the linear growth of spherulites and the surface crystallized layer in the bulk As2Se3 glass. For individual crystals with dislocation-free faces in As2Se3 spherulites, the lamellar (plate-like) growth mechanism with surface two dimensional nucleation (2Dsg model) appeared to be probable. The linear growth rate in glass As2Se3 at 240–345°C can be theoretically calculated, if we introduce the probability factor f (ТΔT) to the Turnball–Cohen formula of the growth on the steps of screw dislocations and assume the free activation energy for the crystal growth ΔGa'' (T) to be equal to the kinetic barrier at the viscous flow of the glass ΔGη # (T) in the Heiring equation.

измерение и теоретический анализ скорости изотермического роста кристалловвлияние переохлаждения на механизм линейного роста кристаллов в стеклахmeasurement and theoretical analysis of the rate of isothermal crystal growththe effect of overcooling on the mechanism of linear crystal growth in glassesReferencesНемилов С.В., Петровский Г.Т. Исследование вязкости стекол системы селен–мышьяк // Журнал прикладной химии. 1963. Т. 36. №5. С. 977¬981.Nemilov S.V., Petrovskii G.T. Issledovanie vyazkosti stekol sistemy As–Se [The viscosity study of glasses of the As-Se system. Zhurnal prikladnoi khimii, 1963, vol. 36, no. 5, pp. 977–981. (In Russ.).Школьников Е.В. К кинетике роста кристаллов в стеклах M2O . 2 SiO2 (M = Li, Na, K) // Физика и химия стекла. 1980. Т. 6, № 2. С. 153–163.Shkol'nikov E.V. K kinetike rosta kristallov v steklakh M2O ͬ SiO2 (M = Li,Na,,K) [The kinetics of crystal growth in glasses М2О ·2SiO2 (М = Li, Na, K)]. Fizika i himiya stekla, 1980, vol. 6, no. 2, pp. 153−163. (In Russ.).Школьников Е.В. О взаимосвязи структурно-химических особенностей и кинетических параметров кристаллизации стекла // Стеклообразное состояние. Труды VII Всесоюз. совещания. Л.: Наука, 1983. С. 131−135.Shkol'nikov E.V. O vzaimosvyazi strukturno-khimicheskikh osobennostei i kineticheskikh parametrov kristallizatsii stekla [On the relationship of structural – chemical characteristics and kinetic parameters of the glass crystallization]. Stekloobraznoe sostoyanie: trudy VII Vsesoyuznogo soveshchaniya. Leningrad: Nauka, 1983, pp. 131–135. (In Russ.).Школьников Е.В. Структурно-химическая модель полупроводниковых стекол AsSe1,5Snx (x ≤ 0,3) // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2014. Вып. 208. С. 162–171.Shkol`nikov E.V. Strukturno-khimicheskaya model` poluprovodnikovykh stekol AsSe1,5Snx (x ≤ 0,3) [Structural-chemical model of semiconducting glasses AsSe1,5Snx (x ≤ 0,3)]. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2014, is. 208, pp. 162–171 (In Russ.)Школьников Е.В. Meханизм поверхностной изотермической кристаллизации стекол TlAsS2 и TlAsSе2 // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2018. Вып. 222. С. 228–239. DOI: 10.21266/2079-4304.2018.222.228-239Shkol’nikov E.V. Mechanism of surface isothermal crystallization of TlAsS2 и TlAsSе2 glasses. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2018, is.222, pp. 228–239 (in Russian with English summary). DOI: 10.21266/2079-4304.2018.222.228-239.Школьников Е.В. Кинетика ситаллизации полупроводниковых стекол AsSe1,5Snx (x = 0,13, 0,20) // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019. Вып. 226. С. 208–221. DOI: 10.21266/2079-4304.2019.226.208-221.Shkol`nikov E.V. Kinetics of sitallization of semiconducting AsSe1.5Snx (x = 0,13, 0,20) glasses. Izvestia Sankt-Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, 2019, is. 226, pp. 208–221 (in Russian with English summary). DOI: 10.21266/2079-4304.2019.226.208-221.Школьников Е.В. Кинетика и механизм изотермической кристаллизации полупро-водниковых стекол AsSe1,5 Pbx (x = 0,025, 0,13) // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. Вып. 231. С. 222–237. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.231.222-237Shkol’nikov E.V. Kinetics and mechanism of isothermal crystallallization of AsSe1.5 Pbx (x = 0.025, 0.13) semiconductor glasses. Izvestia Sankt-Peterburgskoy Lesotehnicheskoy Akademii, 2020, is. 231, pp. 222–237 (in Russian with English summary). DOI: 10.21266/2079-4304.2020.231.222-237Arai T., Komiya S., Kudo K. Temperature dependence of vibrational spectra in crystalline, amorphous and liquid As2Se3 // Journal of Non-Crystalline Solids. 1975. Vol. 18. No. 2. P. 289–294.Arai T., Komiya S., Kudo K. Temperature dependence of vibrational spectra in crystalline, amorphous and liquid As2Se3. Journal of Non-Crystalline Solids, 1975, Vol. 18, no. 2, pp.289- 294.Budewski E., Bostanoff B., Vitanoff T., Stoinoff Z., Kotzewa A., Kaischew R., Zweidimensionale Keimbildung und Ausbreitung von Monoatomaren Schichten versetzungsfreien (100)–Flächen von Silbereinkristallen // Physica Status Solidi (B). 1966. Vol. 13, no. 2. P. 577–588.Budewski E., Bostanoff B., Vitanoff T., Stoinoff Z., Kotzewa A., Kaischew R., Zweidimensionale Keimbildung und Ausbreitung von Monoatomaren Schichten versetzungsfreien (100)–Flächen von Silbereinkristallen. Physica Status Solidi (B), 1966, vol. 13, no. 2, pp. 577–588.Henderson D.W., Ast D.G. Viscosity and crystallization kinetics of As2Se3// Journal of Non−Crystalline Solids. 1984. Vol. 64, no. 1. Р. 43–70.Henderson D.W., Ast D.G. Viscosity and crystallization kinetics of As2Se3. Journal of Non−Crystalline Solids, 1984, vol. 64, no. 1, pp. 43−70.Jackson K.A., Uhlmann D.R., Hunt J.D. On the nature of crystal growth from the melt// Journal of Crystal Growth. 1967. Vol. 1, no. 1. P. 1−36.Jackson K.A., Uhlmann D.R., Hunt J.D. On the nature of crystal growth from the melt. Journal of Crystal Growth, 1967, vol. 1, no.1, pp. 1−36.Malek J., Shanelova J., Martinkova S., Pilny P., Kostal P. Crystal growth velocity in As2Se3 supercooled liquid // Crystal Growth and Design. 2017. Vol. 17, no. 9. P. 4990–4999.Malek J., Shanelova J., Martinkova S., Pilny P.,. Kostal P. Crystal growth velocity in As2Se3 supercooled liquid. Crystal Growth and Design, 2017, vol. 17, no. 9, pp. 4990–4999.Platakis N.S., Gatos R.C. Devitrification characteristics of the semiconductor system (1 – x)As2Se3·xSb2Se3 // Journal of Electrochemical Society 1972. Vol. 119, no. 7. Р. 914–920.Platakis N.S., Gatos R.C. Devitrification characteristics of the semiconductor system (1 –x)As2Se3·xSb2Se3. Journal of the Electrochemical Society, 1972, vol. 119, no. 7, pp. 914–920.Schmelzer Ju. W.P., Abyzov A.S., Fokin V.M., Schick Ch., Zanotto E.D. Crystallization in glass-forming liquids: Effects of decoupling of diffusion and viscosity on crystal growth // Journal of Non-Crystalline Solids. 2015. Vol. 429. P. 45–53.Schmelzer Ju. W.P., Abyzov A.S., Fokin V.M., Schick Ch., Zanotto E.D. Crystallization in glass-forming liquids: Effects of decoupling of diffusion and viscosity on crystal growth. Journal of Non-Crystalline Solids, 2015, vol. 429, pp. 45–53.Turnbull D., Cohen M.H. Crystallization kinetics and glass formation // Modern aspects of the vitreous state / ed. J.D. MacKenzie. London: Butterworth and Co.Publishers Ltd, 1960. P. 38−62.Turnbull D., Cohen M.H. Crystallization kinetics and glass formation. Modern aspects of the vitreous state. Ed. J.D. MacKenzie. London: Butterworth and Co.Publishers Ltd, 1960, pp. 38−62.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.