Железосодержащие стекла и стеклокристаллические материалы электротехнического назначения

• Автор: Ковальченко, Нина Александровна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 176 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Аналитический обзор и выбор направлений исследований

1.1.Проблемы и достижения в области изучения электрических свойств стекол и стеклокристаллических материалов.

1.2.Полупроводниковые железосодержащие стекла и стеклокристаллические материалы.

1.3. Основные параметры электропроводности

железосодержащих оксидных стекол и стеклокристаллических материалов.

1.4. Влияние степени окисления и структурных состояний ионов железа на электропроводность оксидных стекол

и стеклокристаллических материалов

1.5. Сырьевые материалы железорудного бассейна.

1.6. Выводы, цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. Методы и материалы для исследований.
2.1. Составы стекол, синтез и подготовка образцов
2.2. Выбор материала электродов
2.3. Установка для измерения электросопротивления и статистическая обработка экспериментальных данных
2.4. Совершенствование методики определения разновалентного железа в стеклах и стеклокристаллических материалах
2.5. Физико химические методы изучения структуры железосодержащих оксидных стекол и фазового
состава стеклокристаллических материалов
ГЛАВА 3. Электропроводность стекол системы Иа Ре2Оз Б
3.1. Концентрационные зависимости электросопротивления
в стеклах с двумя типами носителей заряда.
3.2. Влияние ионов натрия и железа на структуру и механизмы токопереноса в железосодержащих оксидных стеклах.
3.3. Моделирование составов стекол и стеклокристаллических материалов
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. Формирование структуры железосодержащих стекол и
стсклокристаллических материалов с заданными электрофизическими параметрами
4.1. Диэлектрические характеристики экспериментальных
4.1.1. Особенности проявления полищелочного эффекта
в железосодержащих оксидных стеклах.
4.2.2.Влияние ионов Са2, М2 и Л на электрические свойства железосодержащих оксидных стекол
4.2. Комплексное исследование структуры и фазового состава стеклокристаллических материалов.
4.3.Вывод ы.
ГЛАВА 5. Разработка составов и основных технологических
параметров получения электротехнических стекол и стеклокристаллических материалов
5.1. Электроизоляционные стекла с использованием сырья железорудного бассейна КМ А
5.2. Стеклокристаллические электротехнические материалы
5.3. Расчет ожидаемого экономического эффекта
5.4.Вывод ы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


При этом критическая величина ( минимальная металлическая проводимость) в грубом приближении была пропорциональна координационному числу 1 и составляла для ^-функций около 1, а с1- зоны - порядка 5,5. Согласно теории электронов в некристаллической среде фононы и примеси могут обуславливать рассеяние на атомах. В этом случае средняя длина свободного пробега (Ь) электрона менялась в соответствии с величиной кЬ » 1, что имело место в большинстве жидких металлов и некоторых стеклах, таких как 5Юг. По А. Ф. Иоффе и А. Р. Регелю [] при достаточно сильном взаимодействии носителя тока с атомами кЬ может быть < 1 и следует ожидать, что вблизи краев зоны проводимости и валентной зоны электронные состояния локализованы. Наиболее прямое доказательство их существования в аморфных телах получено и измерением времени переноса инжектированных носителей тока. Если температурная зависимость дрейфовой подвижности описывалась активационным законом, считалось, что вклад ловушек существенен. По Н. Ф. Мотту и Э. А. Дэвису [7] новым в теории являлось то, что может иметь место непрерывная плотность состояний N(E), причем в некотором интервале энергий Е и E+dE все состояния являются ловушками и подвижность при нуле температуры обращается в нуль, даже если волновые функции соседних состояний перекрываются. При этом в неупорядоченном веществе такие локализованные состояния существуют на дне зоны проводимости или вершине валентной зоны. Другими словами, если проводимость, характеризующаяся энергией активации, стремится к нулю при низких температурах и ведет себя как А ехр(- В/Т1'4), вид переноса заряда будет “прыжковым”. Различие между кристаллическими веществами, в которых плотность состояний конечна при низкотемпературной энергии Ферми (Ер), и веществами, в которых Ер лежит в запрещенной зоне и N(Ep) обращается в нуль, заключается в том, что первое характерно для металлов или металлических соединений, а во вторых проводимость ведет себя по закону а = ехр{- Е/(кТ)} и относятся к полупроводникам или диэлектрикам. Большая часть оксидных стеклообразных материалов принадлежит к классу ионных проводников. Поэтому для них довольно долгое время использовали теорию движения ионов в ионных кристаллах, подробно разработанную В. Постом и Г. И. Сканави [] в соответствии со схемами, предложенными Я. И. Френкелем []. Следовательно, при описании проводимости использовали понятия, связанные с кристаллами, что практически не учитывало случайный характер расположения атомов. Создать более четкие представления о явлениях переноса позволили халькогенидные стеклообразные полупроводники, при описании в которых явления проводимости исходили из концепции Захариасена о непрерывной неупорядоченной сетке стекла []. С другой стороны, они являлись весьма удобным объектом для изучения. В отличие от оксидных, они содержали всего два вида атомов. Это позволяло выдвинуть предположение о возможном существовании полностью скоординированной некристаллической структуры и использовать понятия и термины для кристаллов. Реальные же стекла относятся к сложным, многокомпонентным системам. Подобно кристаллам, они могут содержать дефекты типа вакансий или свободных связей, создающих глубокие донорные или акцепторные состояния, и определять положение уровня Ферми. Наличие ненасыщенных валентных связей, легко меняющих свое положение в пространстве, изменение их числа в единице объема с появлением в стекле новых структурных элементов, предопределяет в них отсутствие дальнего порядка. Кроме того, структура различных по составу многокомпонентных стекол может быть совершенно различной, так как несет в себе следы многих промежуточных соединений расплава, процессов стеклообразования и ситаллизации. Поэтому для различных материалов создавались различные теории, наиболее подходящие, по мнению каждого из авторов, для описания процесса переноса заряда. Такие понятия, как плотность состояний, средняя длина свободного пробега, край подвижности и минимальная металлическая проводимость (стми,) выделили главные черты в поведении неупорядоченных бескислородных систем в электрическом поле и стали часто применяться к оксидным аморфным веществам.