Атомная структура стеклообразных сульфида мышьяка и диоксида кремния

• Автор: Лихач, Надежда Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 210 с. : ил.

Глава 1.Обзор результатов исследований атомной структуры стеклообразных Аб^з и 8Ю2

1.1 Исследования атомной структуры

стеклообразного сульфида мышьяка

1.2 Исследования атомной структуры

стеклообразного диоксида кремния

1.3 Выводы по результатам исследований атомной структуры стеклообразных Аэ^з и 8Ю2

и постановка основных задач данного исследования

Глава 2. Методика получения, обработки и интерпретации экспериментальных данных

2.1 Методика проведения рентгендифракционных экспериментов и обработки их результатов

2.2 Вычисление функций радиального распределения

атомной плотности (ФРРА) стеклообразных веществ

2.3 Применение фрагментарной модели
для интерпретации ФРРА стеклообразных веществ
2.4 Основные преимущества используемой методики
Глава 3. Анализ структуры стеклообразного Аэ^з
в рамках фрагментарной модели
3.1 Сравнение ФРРА стеклообразного Ая^з с 101 модельными ФРРА структурных фрагментов кристаллов-аналогов
3.2 Анализ перестройки атомной структуры Аэ^з при стекловании
3.3 Выводы из анализа строения стеклообразного Аь^з
Глава 4. Анализ структуры стеклообразного 8Ю2
в рамках фрагментарной модели
4.1 Сравнение ФРРА стеклообразного Аб^з
с модельными ФРРА структурных фрагментов кристаллических модификаций диоксида кремния
4.2 Анализ природы стеклования исследуемого стеклообразного 8Ю2
4.3 Выводы из анализа строения стеклообразного 8Ю2 5. Основные выводы по диссертационной работе
Заключение
Список используемой литературы Список публикаций
Приложение
1.ВВЕДЕНИЕ
Целый ряд специфических особенностей физических свойств структурно -неупорядоченных веществ, к которым относятся классические стекла, делает их гораздо более перспективными для использования в различных отраслях производства, чем кристаллические вещества. Так, например, явление переключения (обратимый переход в низкоомное состояние в результате воздействия переменного тока) и фотостимулированные структурные превращения в халькоге-нидных стеклах позволяют широко использовать эти материалы для создания переключающих и запоминающих устройств, в качестве сред для оптической записи информации, а также в ксерографии. Низкий коэффициент поглощения в ИК-области и высокая лазерная прочность обуславливают активное применение халькогенидных стекол для создания волоконных оптических линий связи и оптических интегральных схем. Перспективная область использования кварцевых стекол, прозрачных в УФ диапазоне, связана с потребностью создания оптических систем с повышенной разрешающей способностью, достигаемой переходом на короткие длины волн.
Открытие того факта, что аморфные вещества, подобно кристаллическим, могут быть диэлектриками, полупроводниками и металлами, привело к переоценке роли периодичности (как известно, электрические свойства кристаллов объясняются зонной теорией, полностью основанной на существовании дальнего порядка). В 1960 г. А.Ф. Иоффе и А.Р. Ре гель высказали предположение о том, что электрические свойства некристаллических веществ определяются их структурой в области ближнего и среднего порядков и, таким образом, структурные исследования позволяют контролировать электрофизические параметры и являются необходимым условием внедрения этих материалов в практику на этапе создания систем с заданными свойствами.
Одним из наиболее распространенных способов получения структурной информации традиционно являются дифракционные методы исследования, однако, отсутствие трансляционной симметрии в стеклах делает невозможным придифракционной картине кварца сдвинут в сторону больших значений 51, наиболее распространенное мнение заключается в том, что в области среднего порядка для кварцевого стекла характерно кристобалито- или тридимитоподобное строение [40, 94, 95, 97]. В качестве аргумента, подтверждающего гипотезу о кристаллитоподобном строении кварцевого стекла, приводят тот факт, что при расстекловывании кварцевого стекла вплоть до температуры плавления образуется кристобалит, несмотря на то, что он является стабильной фазой в области температур Т < 1693 АГ [97]. Сравнение колебательных свойств кварцевого стекла и кристобалита, проведенное на основании данных измерения низкотемпературной теплоемкости и экспериментов по рассеянию нейтронов, также свидетельствуют в пользу предположения о присутствии в стеклообразном 8Ю2 кристаллитов кристобалита [97, 98, 99]. Необходимо отметить, что температурная зависимость теплоемкости кварцевого стекла имеет аномальный вид С = С{Г + С3Г3, также характерный и для кристаллического кристобалита, причем максимумы кривых —^р-, полученных для стекла и кристобалита, распо-

ложены при близких значениях Т (10 К и 14К соответственно) и имеют приблизительно одинаковую интенсивность, в то время как для кварца максимум С(Т)
зависимости —— существенно ниже и расположен при более высокой температуре (22К). Положение наиболее интенсивного низкочастотного пика на КР -спектре стеклообразного 8Ю2 (так называемого бозонного пика) (52 см'1) соответствует положению первого пика КР - спектра кристобалита, в то время как кварц в данной частотной области (а>~50 см'1) практически прозрачен [34, 97]. Однако, в литературе также приведена информация о том, что бозонный пик является характеристикой, присущей исключительно для КР - спектров некристаллических веществ [34], причем положение пика в спектре со определяется

размером области среднего порядка Ь: со = — (у-скорость звука) [100]. В [100]

исследована зависимость положения максимума бозонного пика в кварцевом