СВЯЗЬ АНОМАЛИЙ СВОЙСТВ СПЛАВОВ С КОМПОНЕНТОМ-ПОЛУПРОВОДНИКОМ И ОСОБЕННОСТЕЙ СТЕКЛООБРАЗОВАНИЯ С ДИАГРАММАМИ СОСТОЯНИЯ

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Frontier Materials & Technologies. 2020; : 67-77

СВЯЗЬ АНОМАЛИЙ СВОЙСТВ СПЛАВОВ С КОМПОНЕНТОМ-ПОЛУПРОВОДНИКОМ И ОСОБЕННОСТЕЙ СТЕКЛООБРАЗОВАНИЯ С ДИАГРАММАМИ СОСТОЯНИЯ

Шахназаров К. Ю., Михайлов А. В., Цуканов Д. В.

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-67-77

Аннотация

Анализ литературных данных по свойствам сплавов с компонентом-полупроводником показывает значительное число аномалий физико-механических свойств, оставленных без комментариев исследователями этих сплавов. В статье на основании аномалий свойств двенадцати сплавов (Ge-Si, InAs-GaP, GaSb-GaAs, HgTe-CdTe, GaSe-GaS, InSb-AlSb, PbSe-GeTe, Zn-Ge, Ti-Ge, Ge-Tl, ZnTe-HgTe, P-As) сделана попытка установить закономерность, позволяющую связать эти аномалии с диаграммами состояния. Впервые вводится представление о диаграмме состояния как о концентрационной зависимости качественных изменений интервалов кристаллизации, что позволяет связать с диаграммой состояния не поддающиеся объяснению особенностями фазового состава или структуры экстремумы физико-механических свойств промышленно используемых сплавов с компонентом-полупроводником. Вторая часть статьи посвящена особенностям стеклообразования (аморфизации) многокомпонентных сплавов. О возможности использовать диаграммы фазовых равновесий для прогнозирования способности к стеклообразованию в современной литературе высказываются взаимоисключающие суждения, что вполне обосновано и, вероятно, связано с отсутствием общей теории стеклообразования. Тем не менее анализ литературных данных по сплавам SiO₂-Na₂O, Ge-S, GeSe-Se, S-Se показывает, что границы стеклообразования (аморфизации) тесно связаны с диаграммами состояния. На основании установленного критерия показана возможность использования равновесных диаграмм состояния, построенных для медленноохлажденных сплавов, для прогнозирования способности к стеклообразованию (быстроохлажденных) сплавов.

Список литературы

1. Шахназаров К.Ю. Закономерности связи аномалий физико-механических свойств цветных сплавов с диаграммами фазового равновесия // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020. № 3. С. 53-64. DOI: 10.18323/2073-5073-2020-3-53-64.

2. Михайлин Н.Ю., Шамшур Д.В., Парфеньев Р.В., Денисов Д.В. Аномальная температурная зависимость намагниченности (PbzSn1-z)1-xInxTe в сверхпроводящем состоянии // ПОЛУПРОВОДНИКИ - 2019: тезисы докладов XIV конференции по физике полупроводников. М.: Перо, 2019. С. 346-347. DOI: 10.34077/Semicond2019-346.

3. Скитовский Ю.П. Изменение электрических свойств границы раздела «металл-полупроводник» под действием ионного облучения // Вестник Югорского государственного университета. 2018. № 4. С. 7-22. DOI: 10.17816/byusu2018047-22.

4. Сенько С.Ф., Зеленский В.А. Оценка топографических дефектов полупроводниковых кремниевых структур // Приборы и методы измерений. 2018. Т. 9. № 1. С. 74-84. DOI: 10.21122/2220-9506-2018-9-1-74-84.

5. Степанов Н.П. Температурная зависимость электропроводности в кристаллах Bi2Te3 - Sb2Te3 // Ученые записки Забайкальского государственного университета. 2018. Т. 13. № 4. С. 127-132.

6. Трахтенберг Л.И., Мельникова М.Я. Металл/полупроводник содержащие нанокомпозиты. М.: Техносфера, 2016. 624 с.

7. Кировская И.А., Миронова Е.В., Косарев Б.А., Нор П.Е., Букашкина Т.Л. Объемные и поверхностные свойства полупроводников системы ZNTE-ZNS // Журнал физической химии. 2016. Т. 90. № 10. С. 1542-1547.

8. Бажин В.Ю., Александрова Т.А., Котова Е.Л., Суслов А.П. Современный взгляд на аномалии в группах металлов Периодической системы Д.И. Менделеева // Записки Горного Института. 2019. Т. 239. С. 520-527. DOI: 10.31897/pmi.2019.5.520.

9. ахаров А.М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем. М.: Металлургия, 1990. 240 с.

10. Игнатьева Л.Н., Савченко Н.Н., Марченко Ю.В., Зверев Г.А., Бузник В.М. Строение и кристаллизация стекол в системе MnNbOF5-BaF2-InF3 // Журнал неорганической химии. 2018. Т. 63. № 11. С. 1373-1378.

11. Столянков Ю.В., Алексашин В.М., Антюфеева Н.В. К вопросу об оценке склонности металлических систем к стеклообразованию // Труды ВИАМ. 2015. № 7. С. 48-55.

12. Yue X., Inove A., Liu C.-T., Fan C. The development of structure model in metallic glasses // Materials Research. 2017. Vol. 20. № 2. P. 326-338.

13. Song X.J., Cui H.-Z., Cao L.-L. Microstructure and evolution of composites prepared synthetics // Transactions Nonferrous Metals Society of China. 2016. Vol. 26. № 7. P. 1878-1884.

14. Gleiter H. The way from todays materials to new kinds of amorphous solids: nano-glasses // Proceedings of the Indian National Science Academy. 2014. Vol. 80. № 1. P. 55-75.

15. Дембовский С.А., Чечеткина Е.А. Стеклообразование. М.: Наука, 1990. 277 с.

16. Виноградова Г.З. Стеклообразование и фазовые равновесия в халькоге-нидных системах: двойные и тройные системы. М.: Наука, 1984. 174 с.

17. Вол А.Я. Строение и свойства двойных металлических систем. В 4-х т. Т. 1: Физико-химические свойства элементов: системы азота, актиния, алюминия, америция, бария, бериллия, бора. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. 756 с.

18. Шанк Ф.А. Структуры двойных сплавов. М.: Металлургия, 1973. 624 с.

19. Кекуа М.Г., Хуцишвили Э.В. Твердые растворы полупроводниковой системы германий-кремний. Тбилиси: Мецниереба, 1985. 175 с.

20. Абрикосов Н.Х. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе. М.: Наука, 1975. 220 с.

21. Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. 3-е изд., испр. и доп. М.: Высшая школа, 1982. 528 с.

Frontier Materials & Technologies. 2020; : 67-77

THE RELATIONSHIP BETWEEN THE ANOMALIES OF THE PROPERTIES OF ALLOYS WITH A SEMICONDUCTOR COMPONENT AND SPECIAL FEATURES OF GLASS FORMATION AND STATE DIAGRAMS

Shakhnazarov K. Y., Mikhailov A. V., Tzykanov D. V.

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-4-67-77

Abstract

The analysis of literature data on the properties of alloys with a semiconductor component shows a significant number of anomalies of physical and mechanical properties left without a comment of the researchers of these alloys. Based on the anomalies in the properties of twelve alloys (Ge-Si, InAs-GaP, GaSb-GaAs, HgTe-CdTe, GaSe-GaS, InSb-AlSb, PbSe-GeTe, Zn-Ge, Ti-Ge, Ge-Tl, ZnTe-HgTe, P-As), the paper attempts to identify a regularity that allows associating these anomalies with state diagrams. For the first time, the authors introduce the concept of phase diagram as a concentration dependence of qualitative changes in crystallization intervals, which allows associating phase diagram with the extremes of physical and mechanical properties of industrially used alloys with a semiconductor component that cannot be explained by the peculiarities of phase composition or structure. The second part of the paper deals with the special aspects of glass formation (amorphization) of multicomponent alloys. Modern literature expresses mutually exclusive judgments about the possibility of using phase equilibrium diagrams to predict the ability to glass-formation, which is well-founded and is probably associated with the absence of a general theory of glass formation. Nevertheless, the analysis of literature data on SiO₂-Na₂O, Ge-S, GeSe-Se, S-Se alloys shows that the glass formation (amorphization) boundaries are associated with phase diagrams. Based on the identified criterion, the paper shows the possibility of using equilibrium state diagrams built for slow-cooled alloys to predict the glass-forming ability of (fast-cooled) alloys.

References

1. Shakhnazarov K.Yu. Zakonomernosti svyazi anomalii fiziko-mekhanicheskikh svoistv tsvetnykh splavov s diagrammami fazovogo ravnovesiya // Vektor nauki Tol'yattinskogo gosudarstvennogo universiteta. 2020. № 3. S. 53-64. DOI: 10.18323/2073-5073-2020-3-53-64.

2. Mikhailin N.Yu., Shamshur D.V., Parfen'ev R.V., Denisov D.V. Anomal'naya temperaturnaya zavisimost' namagnichennosti (PbzSn1-z)1-xInxTe v sverkhprovodyashchem sostoyanii // POLUPROVODNIKI - 2019: tezisy dokladov XIV konferentsii po fizike poluprovodnikov. M.: Pero, 2019. S. 346-347. DOI: 10.34077/Semicond2019-346.

3. Skitovskii Yu.P. Izmenenie elektricheskikh svoistv granitsy razdela «metall-poluprovodnik» pod deistviem ionnogo oblucheniya // Vestnik Yugorskogo gosudarstvennogo universiteta. 2018. № 4. S. 7-22. DOI: 10.17816/byusu2018047-22.

4. Sen'ko S.F., Zelenskii V.A. Otsenka topograficheskikh defektov poluprovodnikovykh kremnievykh struktur // Pribory i metody izmerenii. 2018. T. 9. № 1. S. 74-84. DOI: 10.21122/2220-9506-2018-9-1-74-84.

5. Stepanov N.P. Temperaturnaya zavisimost' elektroprovodnosti v kristallakh Bi2Te3 - Sb2Te3 // Uchenye zapiski Zabaikal'skogo gosudarstvennogo universiteta. 2018. T. 13. № 4. S. 127-132.

6. Trakhtenberg L.I., Mel'nikova M.Ya. Metall/poluprovodnik soderzhashchie nanokompozity. M.: Tekhnosfera, 2016. 624 s.

7. Kirovskaya I.A., Mironova E.V., Kosarev B.A., Nor P.E., Bukashkina T.L. Ob\"emnye i poverkhnostnye svoistva poluprovodnikov sistemy ZNTE-ZNS // Zhurnal fizicheskoi khimii. 2016. T. 90. № 10. S. 1542-1547.

8. Bazhin V.Yu., Aleksandrova T.A., Kotova E.L., Suslov A.P. Sovremennyi vzglyad na anomalii v gruppakh metallov Periodicheskoi sistemy D.I. Mendeleeva // Zapiski Gornogo Instituta. 2019. T. 239. S. 520-527. DOI: 10.31897/pmi.2019.5.520.

9. akharov A.M. Diagrammy sostoyaniya dvoinykh i troinykh sistem. M.: Metallurgiya, 1990. 240 s.

10. Ignat'eva L.N., Savchenko N.N., Marchenko Yu.V., Zverev G.A., Buznik V.M. Stroenie i kristallizatsiya stekol v sisteme MnNbOF5-BaF2-InF3 // Zhurnal neorganicheskoi khimii. 2018. T. 63. № 11. S. 1373-1378.

11. Stolyankov Yu.V., Aleksashin V.M., Antyufeeva N.V. K voprosu ob otsenke sklonnosti metallicheskikh sistem k stekloobrazovaniyu // Trudy VIAM. 2015. № 7. S. 48-55.

12. Yue X., Inove A., Liu C.-T., Fan C. The development of structure model in metallic glasses // Materials Research. 2017. Vol. 20. № 2. P. 326-338.

13. Song X.J., Cui H.-Z., Cao L.-L. Microstructure and evolution of composites prepared synthetics // Transactions Nonferrous Metals Society of China. 2016. Vol. 26. № 7. P. 1878-1884.

14. Gleiter H. The way from todays materials to new kinds of amorphous solids: nano-glasses // Proceedings of the Indian National Science Academy. 2014. Vol. 80. № 1. P. 55-75.

15. Dembovskii S.A., Chechetkina E.A. Stekloobrazovanie. M.: Nauka, 1990. 277 s.

16. Vinogradova G.Z. Stekloobrazovanie i fazovye ravnovesiya v khal'koge-nidnykh sistemakh: dvoinye i troinye sistemy. M.: Nauka, 1984. 174 s.

17. Vol A.Ya. Stroenie i svoistva dvoinykh metallicheskikh sistem. V 4-kh t. T. 1: Fiziko-khimicheskie svoistva elementov: sistemy azota, aktiniya, alyuminiya, ameritsiya, bariya, berilliya, bora. M.: Gosudarstvennoe izdatel'stvo fiziko-matematicheskoi literatury, 1959. 756 s.

18. Shank F.A. Struktury dvoinykh splavov. M.: Metallurgiya, 1973. 624 s.

19. Kekua M.G., Khutsishvili E.V. Tverdye rastvory poluprovodnikovoi sistemy germanii-kremnii. Tbilisi: Metsniereba, 1985. 175 s.

20. Abrikosov N.Kh. Poluprovodnikovye khal'kogenidy i splavy na ikh osnove. M.: Nauka, 1975. 220 s.

21. Ormont B.F. Vvedenie v fizicheskuyu khimiyu i kristallokhimiyu poluprovodnikov. 3-e izd., ispr. i dop. M.: Vysshaya shkola, 1982. 528 s.

СВЯЗЬ АНОМАЛИЙ СВОЙСТВ СПЛАВОВ С КОМПОНЕНТОМ-ПОЛУПРОВОДНИКОМ И ОСОБЕННОСТЕЙ СТЕКЛООБРАЗОВАНИЯ С ДИАГРАММАМИ СОСТОЯНИЯ

Аннотация

THE RELATIONSHIP BETWEEN THE ANOMALIES OF THE PROPERTIES OF ALLOYS WITH A SEMICONDUCTOR COMPONENT AND SPECIAL FEATURES OF GLASS FORMATION AND STATE DIAGRAMS

Abstract

События

EasyCookieInfo