Переходы кристалл-аморфное состояние при нормальном и высоком давлении в системах с полупроводниковыми фазами

• Автор: Баркалов, Олег Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 254 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
Явление твердофазной аморфизации. Состояние вопроса
Задачи настоящей работы
Структура диссертации
ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ
1.1 Аппаратура высокого давления
1.1.1 Измерение давления, температуры и электросопротивления в гидростатических камерах
1.1.2 Измерение давления, температуры и электросопротивления в квазигидростатических камерах
1.1.3 Дифференциальный термический анализ (ДТА) год высоким давлением .
1.2 Закалка фаз высокого давления
1.3 Рентгеноструктурный анализ, измерение температуры перехода в сверхпроводящее состояние и электросопротивления
1.4 Дифференциальная сканирующая калориметрия и дилатометрия
1.4.1 Калориметрия
1.4.2 Дилатометрия
1.5 Измерение электрической проводимости и термоэлектродвижущей силы аморфных полупроводников
1.6 Неупругое рассеяние нейтронов и нейтронная дифракция
1.6.1 Неупругое рассеяние нейтронов
1.6.2 Нейтронография аморфных сплавов и закаленных кристаллических фаз высокого давления
1.7 Рентгеноструктурный анализ под высоким давлением
ГЛАВА 2. ТВЕРДОФАЗНАЯ АМОРФИЗАЦИЯ ЗАКАЛЕННЫХ ФАЗ ВЫСОКОГО
ДАВЛЕНИЯ
2.1 Система Еп-БЬ
2.1.1 Эволюция фазовой диаграммы сплавов гп-ЭЬ под давлением
2.1.2 Превращения при нагреве закаленной 8- фазы
2.1.3 Резистометрические исследования процесса аморфизации 8-фазы
2.2 Система СсФЭЬ
2.2.1 Образование новой промежуточной фазы высокого давления
2.2.2 Тепловые и объемные эффекты аморфизации и кристаллизации у-фазы.
2.2.3 Неупругое рассеяние нейтронов в аморфных и кристаллических фазах сплавов гп-БЬ и Сб-ЭЬ
2.3 Система ва-БЬ
2.3.1 Аморфизация фазы со структурой «белого олова» эквиатомного состава
2.3.2 Переход сплавов Эа^ БЬ* в аморфное состояние
2.3.3 Нейтронография процесса аморфизации в реальном масштабе времени.
2.4 Квазибинарная система ОаЗЬМЗе
2.4.1 Определение пределов растворимости Ое в фазах высокого и низкого давления соединения ваБЬ
2.4.2 Переход раствора Са3вЗЬз8Ое24 в аморфное состояние
2.5 Система АІ-Єе
2.5.1 Т-С-Р фазовая диаграмма сплавов АМЗе до давления 9 ГПа
2.5.2 Переход у-фазы в аморфное состояние
2.6 Заключение
ГЛАВА 3. СТРУКТУРА МАССИВНЫХ АМОРФНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
3.1 Система 7п-ЗЬ
3.1.1 Просвечивающая электронная микроскопия
• 3.1.2 Дифракция нейтронов
Структурный фактор аморфного 2п4і8Ь
Функция радиального распределения аморфного 2п418Ь59 и ближний порядок сплава .
Моделирование структуры аморфного 2п4іЗЬ59 методом обратного Монте Карло
3.1.3 Выводы
3.2 Система ва-ЭЬ
3.2.1 Структурный фактор и функция радиального распределения аморфного ЄаЗЬ
3.2.2 Качественная модель структурного фактора
3.2.3 Сравнение с аморфными Єє, Бі, С и 2п-ЭЬ
3.2.4 Выводы
3.3 Тройной аморфный сплав Саз8ЗЬз8Се
3.3.1 Структурный фактор и функция радиального распределения аморфного сплава Са383Ь38Ое
3.3.2 Моделирование структуры аморфного сплава методом обратного Монте
ф Карло
3.3.3 Выводы
3.4 Система АМЗе
3.4.1 Просвечивающая электронная микроскопия
3.4.2 Дифракция нейтронов
Структурный фактор и функция радиального распределения аморфного А132Се68.
Моделирование структуры аморфного А1з2Се68 методом обратного Монте Карло..
О возможности образования под давлением металлических аморфных сплавов АМЗе
3.4.3 Выводы
ГЛАВА 4. ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
> 4.1 Система гп-БЬ

4.2 Система Єа-вЬ

4.3 Система Al-Ge
4.3.1 Низкие температуры
4.3.2 Высокие температуры
^ 4.3.3 Промежуточные температуры
4.4 Выводы
ГЛАВА 5. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ В АМОРФНЫХ
СПЛАВАХ
5.1 Система Zn-Sb
5.1.1 Температурные и барические зависимости электросопротивления сплава
Zn-Sb
5.1.2 Пьезометрия превращений под давлением
Выводы
5.1.3 Рентгеноструктурное исследование при высоком давлении
5.1.4 Т-Р диаграмма фазовых превращений в аморфном Zn4iSb5g
ф 5.1.5 Модельный расчет линии перехода am 1 ^ ал?
5.1.6 Полная Т-Р диаграмма сплава Zn^Sbsg
Выводы
5.2 Кавазибинарная система GaSb-Ge
5.2.1 .Т-Р диаграмма метастабильных «изоконцентрационных» равновесий в системе Ga38Sb38Ge
5.2.2 Метастабильные равновесия с полупроводниковой неупорядоченной
% фазой
5.2.3 Модельный расчет
5.2.4 Эффекты, вызванные нестабильностью фаз
Положение линии «т»

Кривая плавления hpp и гистерезис превращения sup hpp
Термическая стабильность sup
5.2.5 Выводы
^ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

калориметра 60 с. Скорость нагрева варьировали в пределах 1-8 К/мин. масса образцов сплава составляла 50-100 мг. Фазовый состав образца в промежуточном состоянии определяли рентгенографически (для фиксации определенного состояния проводили закалку в калориметре со скоростью -70 К/мин.
В дальнейшем для калориметрических измерений мы использовали дифференциальный сканирующий калориметр Б8С 7 производства фирмы Регкт-Е1тег. В основу конструкции этого прибора положен принцип компенсации тепловых эффектов как способ определения их величины. В металлическом блоке (показан на. Рис. 8, вид сверху) симметрично расположены два цилиндрических канала. В каждом канале установлены металлические подставки с печками-тигельками с изучаемым и инертным веществом (эталоном). Под тигельками находятся два независимых электронагревателя, которые могут нагревать каждый из тиглей с задаваемой постоянной скоростью нагрева.
Два платиновых термометра сопротивления вмонтированы один в подставку с изучаемым веществом, другой - в подставку для эталона. Их назначение - совместно с нагревателями, при помощи соответствующей электронной системы автоматически поддерживать нулевую разницу температур между тиглями с образцом и эталоном.
При эндо/экзотермической реакции в образце нулевая температурная разница между тиглями обеспечивается путем подвода электроэнергии к образцу/эталону. Величина подводимой энергии может быть точно измерена, что позволяет определить и величину теплового эффекта в образце. Дополнительная калибровка температурных датчиков по точкам плавления н-гептана, индия, олова и цинка позволяла достигать точности в измерении температуры ±0.1°С.