Халькогенидное стекло

Халькогенидное стекло — некристаллическое вещество, содержащее атомы халькогенов (серы, селена, теллура) без кислорода, в основном нечувствительно к примесям, обладает симметричными вольт-амперными характеристиками[1].

Халькогенидные стёкла, содержащие значительное количество щелочного металла или серебра, обладают ионной проводимостью, значительно превышающей электронную проводимость. Такие стёкла применяются в качестве твёрдых электролитов для электрохимических ячеек. Стёкла отличаются высокой термодинамической и электрохимической стабильностью[2].

Наиболее стабильные бинарные халькогенидные стёкла — соединения халькогена и одного или несколько элементов 14-й или 15-й групп периодической системы. Известны также тернарные стёкла[3].

Халькогенидные стекла обладают свойствами полупроводников.[4][5][6]

Применение и производство

Основное использование халькогенидных стёкол обусловлено их уникальными оптическими и электрофизическими свойствами. Прозрачность этих стёкол в широком спектре электромагнитного излучения от видимого до дальнего инфракрасного диапазона находит применение для разработки и производства инфракрасных детекторов излучения, инфракрасной оптики[7] и инфракрасного оптического волокна.

Физические свойства халькогенидных стёкол (высокий показатель преломления, низкая энергия фононов, высокая нелинейность) также делают их идеальными для использования в лазерах, плоскую оптику, фотонные интегральные схемы и другие активные устройства, особенно если они легированы ионами редкоземельных элементов. Некоторые стёкла халькогенида имеют несколько электро-оптических нелинейных эффектов, таких как фотон-наведённая рефракция[8] и изменение диэлектрической проницаемости[9].

Некоторые халькогенидные стёкла при изменении температуры могут изменять фазовое состояние от аморфного до кристаллического. Это делает их полезными для кодирования двоичной информации на тонких плёнках халькогенидов, этот эффект применяется в перезаписываемых оптических дисках[10] и энергонезависимой памяти типа PRAM. В частности такие материалы основаны на фазовых переходах теллурида германия-сурьмы и теллурида серебра-индия-сурьмы. В оптических дисках слой халькогенидного материала обычно помещается между диэлектрическими слоями ZnS-SiO2, иногда со слоем плёнки, способствующей кристаллизации, реже используются такие соединения как селенид индия, селенид сурьмы, теллурид сурьмы, селенид индия-сурьмы, теллурид индия-сурьмы, селенид германия-сурьмы, теллурид-селенид германия-сурьмы и теллурид-селенид серебра-индия-сурьмы[11]. Производители энергонезависимой памяти 3D XPoint на основе халькогенидных стёкол — Intel и Micron — заявляют о возможности более 100 перезаписей в день, что существенно превышает аналогичный показатель для флеш-накопителей.

Литература
  1. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. — М.,: Высшая школа, 1985. — С. 360. — 496 с. — ISBN 978-5-9710-1474-4.
  2. Minaev, V. S. (Viktor Semenovich). Stekloobraznye poluprovodnikovye splavy. — Moskva: Metallurgii︠a︡, 1991. — 405 pages с. — ISBN 5229009144, 9785229009140.
  3. M.C. Flemings, B. Ilschner, E.J. Kramer, S. Mahajan, K.H. Jurgen Buschow and R.W. Cahn, Encyclopedia of Materials: Science and Technology, Elsevier Science Ltd, 2001.
  4. Казакова, Л.П.; Лебедев, Э.А.; Сморгонская, Э.А. Электронные явления в халькогенидных стеклообразных полупроводниках. — СПб., Наука, 1996. — ISBN: 5-02-024812-6. — 485 с.
  5. Борисова, З.У. Халькогенидные полупроводниковые стекла. — Л., ЛГУ, 1983. — 344 с.
  6. Минаев, В.С. Стеклообразные полупроводниковые сплавы. — М., Металлургия, 1991. — 404 с.
  7. Халькогенидные бескислородные стёкла (недоступная ссылка). Лыткаринский завод оптического стекла. Дата обращения: 9 декабря 2018. Архивировано 11 сентября 2011 года.
  8. Tanaka, K. and Shimakawa, K. (2009), Chalcogenide glasses in Japan: A review on photoinduced phenomena. Phys. Status Solidi B, 246: 1744—1757. doi: 10.1002/pssb.200982002
  9. Electron irradiation induced reduction of the permittivity in chalcogenide glass (As[sub 2]S[sub 3]) thin filmDamian P. San-Roman-Alerigi, Dalaver H. Anjum, Yaping Zhang, Xiaoming Yang, Ahmed Benslimane, Tien K. Ng, Mohamed N. Hedhili, Mohammad Alsunaidi, and Boon S. Ooi, J. Appl. Phys. 113, 044116 (2013), DOI:10.1063/1.4789602
  10. Greer, A. Lindsay; Mathur, N. Materials science: Changing face of the chameleon (англ.) // Nature. — 2005. — Vol. 437, no. 7063. — P. 1246—1247. — doi:10.1038/4371246a. — . — PMID 16251941.
  11. US Patent 6511788 Архивировано 26 сентября 2007 года.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.