Электропроводность и природа проводимости металлсодержащих халькогенидных стекол

• Автор: Соколов, Иван Аристидович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 169 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Электрические свойства и строение стеклообразных сплавов

1.2. Электропроводность и строение стеклообразных сплавов, содержащих два щелочных катиона

1.3. Электропроводность бескислородных халькогенидных стекол .

II. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Синтез стеклообразных сплавов

2.2. Определение плотности и микротвердости .

2.3. Методы физикохимического анализа

2.4. Измерение электропроводности .

2.5. Определение чисел переноса .
2.6. Измерение электронной.составляющей проводимости . .
2.7. Определение коэффициентов диффузии .
III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Стеклообразование и некоторые физикохимические
свойства стекол псевдотройных систем 5 Ад Си
и АвЗе д Адг Т1
3.1.1. Стеклообразование в системе мышьяк селен серебро .
3.1.2. Стеклообразование в системе мышьяк селен
3.1.3. Стеклообразование в системе мышьяк селен
таллии
З
3.1.4. Стеклообразование в псевдотройных системах
5 Ау и 5 I
3.2. Электрические свойства стекол псевдотройных
систем 5 и
3.2.1. Электрические свойства стекол системы
мышьяк селен медь .
3.2.2. Электропроводность и природа проводимости
стекол системы мышьяк селен серебро
3.2.3. Электропроводность стекол системы мышьяк
селен таллий .
3.2.4. Природа проводимости стекол разреза . . .
3.2.5. Электрические свойства и природа проводимости
стекол систем и I. .
3.3.1. Физикохимические свойства и природа проводимости тройных соединений X X , , .
3.3.2. Физикохимические свойства соединений X . из
3.3.3. Изменение физикохимических свойств и природы проводимости при эквивалентном замещении серебра на
таллий в стеклообразном сульфиде мышьяка
3.3.4. Влияние примесей некоторых неметаллов на электрические свойства металлсодержащих халькогенидных стекол .
3.4.1. Влияние высокого гидростатического давления на электропроводность металлсодержащих халькогенидных стекол. Активационные объемы и объемы микропустот .
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ .
ЛИТЕРАТУРА


Несмотря на существенное структурное отличие стеклообразного и кристаллического состояния вещества, Р. Л.Мюллер для описания электропроводности стекол использовал подход, аналогичный предложенному Я. Й.Френкелем для кристаллов. Так, например, было необходимо условно выделить высоко и низкоэнергетические положения носителей тока, что соответствует их положению в междоузлиях и вакансиях кристаллической решетки 7. Некоторые авторы см. Поэтому для их миграции не требуется предварительного перехода диссоциации в междоузлия. В рамках теории Я. И.Френкеля это означает, что энергия активации образования носителей заряда принимается равной нулю. Температурная зависимость электропроводности связывается с существованием потенциальных барьеров между равновесным состоянием носителей тока. Согласно Р. Л.Мюллеру, величина энергии активации образования носителей заряда Е принимается больше нуля 8, т. Это заключение базируется на химических представлениях о структуре стекол и значительных величинах энергий связей ионов в полярных группировках около ккалмоль
9, что позволяет рассматривать строение и свойства стекол с единых позиций. В боратных и силикатных стеклах энергии взаимодействия бора и кремния с кислородом близки энергия связей В0 и всО составляют 2 и 2 ккалмоль соответственно 2, с. Структура стеклообразного Вд, в первом приближении представляет собой неупорядоченную преимущественно ковалентноувязанную пространственную сетку ИЗ треугольников ВО32 В которой каждый атом кислорода связан с двумя атомами бора. Эта треугольная структура стеклообразного борного ангидрида менее прочна, чем тетраэдрическая структура стеклообразного кремнезема. Введение окислов щелочных металлов в В3 и Юг. Так, введение Ме0 в кремнезем приводят к разрыву мостико
вых связей 01. При этом координация кремния по
кислороду не меняется 9 1. Тд . Прямые структурночувствительные методы исследования хотя и не позволяют однозначно трактовать строение щелочносиликатных стекол, однако свидетельствуют о неизменности координации кремния при введении Ме и распределении щелочных ионов в соответствии со схемой 1. В 0 В
согласно схеме . Изучение концентрационной зависимости электропроводности щелочных боратных стекол позволило Р. Л.Мюллеру I с. С2МеТи 1. К постоянная Больцмана, частота термического колебания . Как видно из рис. Рис. Зависимость энергии активации электропроводности Г а и логарифма молярной электропроводности Л борных стекол от логарифма концентрации ионов натрия 6 по I. Ф расстояние между двумя полярными структурными единицами. Ма. Впервые этот факт объяснил Р. Л.Мюллер, основываясь на представлении о различии энергетических параметров активации процесса диссоциации щелочных ионов в полярную и неполярную среду I, с. ВТО Ме80д Ме i. При низкой концентрации щелочного окисла полярные структурные единицы с. Ме , i изолированы друг от друга неполярной средой, состоящей из неполярных с. Вд . При этом степень электролитической диссоциации Аехр Цкт , где энергия электролитической диссоциации полярных с. При некоторой критической концентрации полярных с. Для характеристики критической концентрации полярных с. Р.Л. Е.непшшР. Н.С Это понятие было введено Р. ТашГана о защитном действии инертных составных частей в сложных стеклах. Если концентрация щелочного металла, а тем самым я полярных с. СГ3 гионсм3 при этом у В , миграция щелочных катионов происходит в среде неполярных с. В случае блокирования полярных с. У 6 МеУ 8 гионсм3, диссоциация полярных с. ВО32 ,. После подстановки в уравнение 1. Подставив в уравнение 1. Сопоставление выражения 1. Ц Тук т 1. Еа 1. До настоящего времени не удалось разделить вклад в энергию активации электропроводности величин Е и . Повидимому, соотношение между ними колеблется в зависимости от класса стекол. В соответствии с , Ео1. В отсутствии блокирования У 6 слагаемое 0,5 г МОЖНО опустить, а т. I с. В последние годы появилась целая серия работ , в которых делаются попытки создания теории электропроводности, щелочных кислородных стекол. Большинство авторов придерживаются мнения, высказанного Р.