Термические свойства особо чистых стекол Ga15Ge10Te75–xIx

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Получены образцы особо чистых стекол Ga15Ge10Te75–xIx (x = 0–6 ат. %) с содержанием 31 примесного элемента не более 0.2 ppm. Установлено влияние йода на характеристические температуры, кристаллизационную устойчивость, термическое расширение и плотность стекол. Полученные результаты интерпретированы в рамках структурно-связевого подхода. Разработана методика обработки данных динамической дилатометрии для определения температурной зависимости теплового коэффициента линейного расширения (ТКЛР). Определена температурная зависимость ТКЛР стекол Ga15Ge10Te75–xIx в интервале от 293 до 412 К.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. О. Патрушев

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук

Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

А. М. Кутьин

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук

Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

А. Д. Плехович

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук

Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

К. В. Балуева

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук

Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

А. П. Вельмужов

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

Е. А. Тюрина

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук

Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

И. И. Евдокимов

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук

Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

А. Е. Курганова

Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук

Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

Список литературы

  1. Petkov P., Ilchev P., Ilcheva V., Petcova T. Physico-chemical Properties of Ge-Te-Ga Glasses // J. Optoelectron. Adv. 2007. V. 9. № 10. P. 3093–3096.
  2. Cheng C., Wang X., Xu T., Sun L., Pan Z., Liu S., Zhu Q., Liao F., Nie Qiuhua, Dai S., Shen X., Zhang X., Chen W. Optical Properties of Ag- and AgI-doped Ge–Ga–Te Far-infrared Chalcogenide Glasses // Infrared Phys. Technol. 2016. V. 76. P. 698–703. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2016.04.035
  3. Nie Q., Wang G., Wang X., Dai S., Deng S., Xu T., Shen X. Glass Formаtion and Properties of GeTe4–Ga2Te3–AgX (X= I/Br/Cl) Far Infrared Transmitting Chalcohalide Glasses // Opt. Commun. 2010. V. 283. P. 4004–4007. https://doi.org/10.1016/J.OPTCOM.2010.06.011
  4. Velmuzhov А.P., Sukhanov М.V., Plekhovich А.D., Zernova N.S., Churbanov М.F. Preparation and Investigation of the Properties of Ge25-xGaxTe75-yIy Glass System (x = 5, 10, 15, y = 0–6) // J. Non-Cryst. Solids. 2019. V. 503–504. P. 297–301. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.10.008
  5. Boussard-Plédel C. Chalcogenide Waveguides for Infrared Sensing [в кн. Adam J.-L., Zhang X. Chalcogenide Glasses. Preparation, Properties and Applications // Woodhead Publishing. 2014. P. 381–410. https://doi.org/10.1533/9780857093561.2.381
  6. Wang X., Nie Q., Wang G., Sun J., Song B., Dai Sh., Zhang X., Bureau B., Boussard C., Conseil C., Ma H. Investigations of Ge–Te–AgI Chalcogenide Glass for Far-infrared Application // Spectrochim. Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectrosc. 2012. V. 86. P. 586–589. https://doi.org/10.1016/j.saa.2011.11.018
  7. Shiryaev V.S., Velmuzhov A.P., Kotereva T.V., Tyurina E.А., Sukhanov M.V, Karaksina E.V. Recent Achievements in Development of Chalcogenide Optical Fibers for Mid-IR Sensing // Fibers. 2023. V.11. P. 54. https://doi.org/10.3390/fib11060054
  8. Cui S., Boussard-Plédel C., Lucas J., Bureau B. Te-based Glass Fiber for Far-infrared Biochemical Sensing up to 16 μm // Opt. Express. 2014. V. 22. № 18. P. 21253–21262. https://doi.org/10.1364/OE.22.021253
  9. Le Coq D., Cui Sh., Boussard-Pledel C., Masselin P., Bychkov E., Bureau B. Telluride Glasses with Far-infrared Transmission up to 35 mm // Opt. Mater. 2017. V. 72 P. 809–812. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.07.038
  10. Velmuzhov A.P., Shiryaev V.S., Sukhanov M.V., Kotereva T.V., Stepanov B.S., Snopatin G.E. Mid-IR Fiber-optic Sensors Based on Especially Pure Ge20Se80 and Ga10Ge15Te73I2 Glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2022. V. 579. P. 121374. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2021.121374
  11. Artyushenko V., Bocharnikov A., Sakharova T., Usenov I. Mid-infrared Fiber Optics for 1–18 µm Range // Opt. Photonics. 2014. V. 9. № 4. P. 35–39. https://doi.org/10.1002/opph.201400062
  12. Musgraves J.D., Danto S., Richardson K. Thermal Properties of Chalcogenide Glasses// Adam J.-A., Zhang X. Chalcogenide Glasses. Preparation, Properties and Applications. Woodhead, 2014. P. 82–112. https://doi.org/10.1533/9780857093561.1.82
  13. Baudet E., Ledemi Y., Larochelle P., Morency S., Messaddeq Y. 3D-printing of Arsenic Sulfide Chalcogenide Glasses // Opt. Mater. Express. 2019. V. 9. №. 5. P. 2307–2317. https://doi.org/10.1364/OME.9.002307
  14. Luo Y., Canning J., Zhang J., Peng G.-D. Toward Optical Fibre Fabrication Using 3D Printing Technology // Opt. Fiber Technol. 2020. V. 58. P. 102299. https://doi.org/10.1016/j.yofte.2020.102299
  15. Giridhat A., Mahadevan S., Singh A.K. Thermal Expansion of Some Ge-Se-Te Glasses // J. Non-Cryst. Solids. 1988. V. 103. P. 73–78. https://doi.org/10.1016/0022-3093(88)90417-6
  16. Plekhovich А.D., Kut’in A.M., Velmuzhov A.P., Zernova N.S., Churbanov M.F. Thermodynamic Properties of Ge0.25-yGayTe0.75-xIx Glasses (y = 0.10, 0.15; x = 0 – 0.06 mol Fraction) for Optical Applications // Thermochim. Acta. 2020. V. 685. P. 178517. https://doi.org/10.1016/j.tca.2020.178517
  17. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. 13-е изд., исправленное. М.: Наука, 1986. 544 с.
  18. Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы прикладной математики. М.: Наука, 1972. 592 с.
  19. Вельмужов А.П., Суханов М.В., Чурбанов М.Ф., Котерева Т.В., Шабарова Л.В., Кириллов Ю.П. Поведение гидроксильных групп в кварцевом стекле при термообработке в интервале 750–950°С // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 9. С. 977–983. https://doi.org/10.1134/S0002337X18090166
  20. Evdokimov I.I., Kurganova A.E., Velmuzhov A.P. Determinатion of the Matrix Composition of Glasses of the Ga–Ge–Te–I System by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry // J. Anal. Chem. 2023. V. 78. № 5. P. 644–651. https://doi.org/10.1134/S1061934823050040
  21. Hruby, A. Evaluation of Glass-forming Tendency by Means of DTA // Czech. J. Phys. B. 1972. V. 22. № 11. P.1187–1193. https://doi.org/10.1007/BF01690134
  22. Дембовский С.А., Чечеткина Е.А. Стеклообразование. М.: Наука, 1990. 279 с.
  23. Bouzid A., Pham T.-L., Chaker Z., Boero M., Massobrio C., Shin Y.-H., Ori G. Quantitative Assessment of the Structure of Ge20Te73I7 Chalcohalide Glass by First-principles Molecular Dynamics // Phys. Rev. B. 2021. V. 103. P. 094204. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.103.094204
  24. Jovari P., Kaban I., Bureau B., Wilhelm A., Lucas P., Beuneu B., Zajac D.A. Structure of Te-rich Te–Ge–X (X = I, Se, Ga) Glasses // J. Phys.: Condens. Matter. 2010. V. 22. P. 404207. https://doi.org/10.1088/0953-8984/22/40/404207
  25. Calvez L. Transparent Chalcogenide Glass-ceramics // Adam J.-A., Zhang X. Chalcogenide Glasses. Preparation, Properties and Applications. Woodhead, 2014. P. 310–346. https://doi.org/10.1533/9780857093561.1.310
  26. Kitamura N., Fukumi K., Nishii J., Ohno N. Relationship between Refractive Index and Density of Synthetic Silica Glasses // J. Appl. Phys. 2007. V. 101. № 12. P. 123533. https://doi.org/10.1063/1.2748861
  27. John C. M. Topological Constraint Theory of Glass // Am. Ceram. Soc. Bull. 2011. V. 90. №. 4. P. 31–37.
  28. Chaker Z., Ori G., Boero M., Massobrio C., Furet E., Bouzid A. First-principles Study of the Atomic Structure of Glassy Ga10Ge15Te75 // J. Non-Cryst. Solids. 2018. V. 498. P. 338–344. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.03.039
  29. Бартенев Г.М. Строение и механические свойства неорганических стекол. М.: Стройиздат, 1966. 216 с.
  30. Lunkenheimer P., Loidl A., Riechers B., Zaccone A., Samwer K. Thermal Expansion and the Glass Transition // Nat. Phys. 2023. V. 19. P. 694–699. https://doi.org/10.1038/s41567-022-01920-5
  31. Tverjanovich A., Vagizova E. Thermal Expansion of Glasses in the As2Se3–AsI3 System // J. Non-Cryst. Solids. 1999. V. 243. № 2–3. P. 277–280. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(98)00830-8
  32. Voronova, A.E., Ananichev V.A., Blinov L.N. Thermal Expansion of Melts and Glasses in the As–Se System // Glass Phys. Chem. 2001. V. 27. № 3. P. 267–273. https://doi.org/10.1023/A:1011348518854
  33. Kawomoto Y., Tsuchihashi S. Thermal Expansion of Arsenic-Sulfur Glasses // J. Ceram. Soc. Jpn. 1970. V. 78. № 5. P. 173–174.
  34. Giridhar A., Mahadevan S., Singh A.K. Thermal Expansion Studies on As-Sb-Se Glasses // Bull. Mater. Sci. 1986. V. 8. № 1. P. 53–60. https://doi.org/10.1007/BF02744097
  35. Tsiulyariu D., Gumenyuk N., Marian S. Optical Absorption and Thermal Expansion of Semiconductor Glasses As-S-Ge by Topological Transition // Proc. SPIE. 1995. V. 2648. P. 41–47. https://doi.org/10.1117/12.226198
  36. Zhu E., Liu Y., Sun X., Yin G., Jiao Q., Dai S., Lin C. Correlation Between Thermo-Mechanical Properties and Network Structure in GexS100–x Chalcogenide Glasses // J. Non-Cryst. Solids: X. 2019. V. 1. P. 100015. https://doi.org/10.1016/j.nocx.2019.100015
  37. Velmuzhov A.P., Sukhanov M.V., Shiryaev V.S., Plekhovich A.D. Preparation of High-purity Germanium Telluride Based Glasses with Low Oxygen Impurity Content // J. Non-Cryst. Solids. 2021. V. 553. P. 120480. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120480

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. ДСК-кривые нагревания стекол Ga15Ge10Te75–xIx: x = 0 (1), 3 (2), 4 (3), 5 (4), 6 (5).

Скачать (78KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Термическое расширение стекол Ga15Ge10Te75–xIx: x = 0 (1), 3 (2), 4 (3), 5 (4), 6 (5).

Скачать (74KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Температурные зависимости ТКЛР стекол Ga15Ge10Te75–xIx, вычисленные по данным динамической дилатометрии: x = 0 (1) 3 (2), 4 (3), 5 (4), 6 (5); точками показаны значения ТКЛР, полученные интервальным методом (для образцов с x = 0 и x = 5 по данным [15]).

Скачать (80KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости ТКЛР стекол Ga15Ge10Te75–xIx от содержания йода (1) и средней координации атомов (2).

Скачать (66KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024