Кинетика изотермической объемной кристаллизации стекла As₂Se₃, легированного индием

При легировании стекла As₂Se₃ оловом, свинцом, висмутом или индием возможна изотермическая объемная кристаллизация полученных стекол в оптимальных условиях. Влияние добавок индия на характер и кинетические параметры кристаллизации стекла As₂Se₃ изучено недостаточно. Цель работы− сравнительный анализ кинетики изотермической объемной кристаллизации стекол As₂Se₃ и AsSe_1,5In_0,01 (0,4 ат.% In). Стекла синтезировали методом вакуумной плавки из особо чистых элементных веществ с общей массой 7 г в интервале 700−900 С с последующей закалкой кварцевых ампул с расплавами от 900 С в потоке воздуха. Кинетику объемной изотермической кристаллизации стекол AsSe₁,5In_0,01 исследовали в интервале температур 200−260 С методами измерения плотности, микротвердости, температурной зависимости электропроводности и количественного рентгенофазового анализа закаленных образцов. Анализ кинетики валовой кристаллизации стекол выполнен по данным измерения эффективной плотности с использованием обобщенного уравнения Колмогорова–Аврами. Добавка 0,4 ат.% In к стеклу As₂Se₃ изменяла характер кристаллизации с поверхностно-объемной на равномерную по всему объему и ускоряла расстекловывание основной фазы As₂Se₃, уменьшая, по сравнению с чистым стеклом As2Se3, примерно в 2 раза скрытый период выделения фазы As₂Se₃ и в 4 раза кинетический период полупревращения при 240 С. Влияние легирования индием на изотермическую кристаллизацию стекла As₂Se₃ проявляется в основном в снижении термодинамического барьера и энергии активации объемного гетерогенного зарождения пластинчатых кристаллов фазы As₂Se₃ на нанокристаллах первичной фазы β – In₂Se₃.

1. Боднарь И.В., Ильчук Г.А., Петрусь Р.Ю., Рудь В.Ю., Рудь Ю.В., Сергинов М. Электрические свойства монокристаллов In2Se3 и фоточувствительность барьеров Шоттки Al/In2Se3 // Физика и техника полупроводников. 2009. Т. 43, № 9. С.1179–1182.

2. Школьников Е.В Кинетика ступенчатой объемной кристаллизации стекол AsSe1.5Snx (x≤0.28) // Физика и химия стекла. 2017. Т. 43, № 2. С. 172−183.

3. Школьников Е.В. К кинетике роста кристаллов в стеклах M2O·2SiO2(M = Li,Na,K) // Физика и химия стекла. 1980. Т. 6, № 2. С. 153−163.

4. Школьников Е.В. Кинетика и механизм изотермической кристаллизации полупроводниковых стекол AsSe1,5 Pbx (x = 0,025, 0,13) // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. Вып. 231. С. 222–237. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.231.222-237.

5. Школьников Е.В. Кинетика и механизм линейного роста кристаллов в стеклеAs2Se3 // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2021. Вып. 234. С. 267–282. DOI: 10.21266/2079-4304.2021.234.267-282.

6. Школьников Е.В. Кинетика изотермической объемной кристаллизации стекол AsSe1,5 Bix (x = 0,01, 0,05) // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2022. Вып. 238. С. 170–184. DOI: 10.21266/2079-4304.2022.238.170-184.

7. Школьников Е.В. О механизме структурно-химических превращений при расстекловывании халькогенидных полупроводников//Cтруктура и свойства некристаллических полупроводников. Труды Шестой Международной конференции по аморфным и жидким полупроводникам, Ленинград, СССР 18–24 ноября 1975 г. Л.: Наука, 1976. С. 78–82.

8. Школьников Е.В. Полуэмпирический расчет кривых Таммана для кристаллизации стекол As2X3 и TlAsX2 (X–S,Se,Te) // Физика и химия стекла. 1980. Т. 6, № 3. С. 282–288.

9. Школьников Е.В., Борисова З.У. Полупроводниковые тонкодисперсные стеклокристаллы на основе селенида мышьяка и олова // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1966. Т. 2, № 4. С. 670−678

10. Школьников Е.В., Румш М.А. и Мюллер Р.Л. Рентгеновское исследование кристаллизации полупроводниковых стекол AsSexGey // Физика твердого тела. 1964. Т. 6, № 3. С. 798–800.

11. Li W., Sabino F.P., de Lima F.C., Wang T., Miwa R.H. a. Janotti A. Large disparity between optical and fundamental band gaps in layered In2Se3 // Phys. Rev. B. 2018. Vol. 98. P. 165134-1–165134-7.

12. Lutz H.D., Fischer M., Baldus H.-P., Blachnik R. Zur Polymorphie des In2Se3 // J. Less Common Metals. 1988. Vol. 143, no. 1–2. P. 83–92.

13. Popovic S., Tonejc A., Grzeta-Plenkovic B., Celustka B. a. Trojko R. Revised and new crystal data for indium selenides // Journal of Applied Crystallography. 1979. Vol. 12, no. 4. P. 416–420.