Процеси механiчноi релаксацii в склоподiбних сульфiдах i селенiдах миш'яку тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

MIH1CTEPCTBO ОСВ1ТИ УНРАТНИ УЖГОРОДСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ

pre во

2 г FEB И93

На правах рукопису Б1ЛАНИЧ Biranin Степанович

УДК 661.1; 537.213

ПРОЦЕСИ MEXAHI4HOI РЕЛАКСАЦД В СКЛОПОД1БНИХ СУЛЬФЩАХ I СЕЛЕН1ДАХ МИШ'ЯКУ

(CnciAianbtiicTb 01.04.10 — ({нзика натвпротдникт та Д1електрикш]

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацп на здобуття вченого ступеня кандидата фЬико-математичних наук

Ужгород — 1993

Робота виконана на кафэдр! ф!аики нап!вдров1дник1в Укгородоь-кого дераашого ун1вэрситету. *

Науковий Kept вник: Лауреат Дертавно I прем!!

доктор ф! зико-математичню. наук.професор ЗУЕЯ&ЗИ 1.Д.

доктор ф1вико-матекатичних наук.професор К1К1НЕШ1 А.А. доктор ф i зико-математичних наук,Левицький P.P. ,мЛьв1в, Институт ф1аики конденоованмх лиотем. СI вико-техн I чний Шститут цизышз: температур,м.Хврк!в.

Захисг в(дбудвться " 18 " лютого 1993 р. о 14°° годин!

в аудитор! I Н 181 на аас1данн! спец!вл!зовано1 рада К 068.07.02 по эашсту дисертацШ на вдобуттл вченого ступени кандидата ф!вико-матемаигаих наук при Ужгородському державному ун!вэрситет1. (294 ООО,м.Ужгород,вул.Горького,46).

3 дасертац!ею можна овнайоштися у 0 Юл!отец! Уагородського дераааяого ун 1 верой те ту.(м. Ужгород, вул . Кремл 1 всыса 9).

Автореферат ровЮланий " 16 " с!чня 1993 р.

0ф1ц1йн1 опоненти:

Проз!дна установа:

Вчений секратар спец!ал i вовано! рада доктор ф!е.-ыат. наук.професор ^^

.1 '

Влецказ Д.1.

М1Н1СТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРАГНИ УЖГОРОДСЬКИИ ДЕРЖАВШИ УН1ВЕРСИТЕТ

На правах руксшиоу

Б1лаиич ВIтал13 Степанович

УДК 661.1;537.213

ПРОЦЕСИ МЕХАН1ЧН01 РЕЛАКСАЦ1I В СКЛОПОД1ЕНИХ СУЛБФ1ДАХ I СЖЛЕН1ДАХ МИШ'ЯКУ.

(Сп9ц1альн1сть 01.04.10 - ф1зика нап1впров1дншс1в та д!влокгрикт)

I

АВТОРЕФЕРАТ дасертацн на здобуття вченого ступаня кандидата ф! зико-иатамаппних наук

ЗАГАПЬНД ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ АктуальнЮть темм.Розвиток оучасно! електронно 1 техн!ки характеризуешься все б!лып широким впровадженням нових матер!ал1в у вироОництво.Ососбливе м!сцв серед них зайыають склопод!бн! нап!в-пров1дники,одержан! Еперше на основ! сплав1в халькоген1д!в дея-ких элемент¡в.Дан! матер!али утворили в тепер1шн1й час широкий клас аморфних ЕШ1впров1дник1в,синтезуються,застосовуюгься та дос-л1дауються в багатьох наукових центрах 1 в!дом! п1д назвою халько-ген1дних склоподКЗних нап1влров1дник!в (хсн).

Серед хсн найС1льш повно вивчен1 сплави б1нарних систем Аэ-Б . та Ая-Ве.якл е базовими для отримання б1льш_с1«ладаих накристал!чних нап1влров1дник1в.Досл1да!9ння стекол Ав„Б(8е)100_ш методами КР та 14 спектроскоп!1,рентгеиоструктурногс анал!зу дозволили виявити деяк! риси пол1керност! !х будови.тому подальше !х доел!дкення необх1дне для з 'ясування природа склопод 1 баого стану ,що е ода! ею з фуццамен-тальних задач ф!зики невпорядкованих систем.Аномально висок! значения ряду ф!зичних параметров хсн забезпечують 1м надзвичайно кирок! моккивост! практичного звотосування.У вв'язку з цим 1нтенсив-но вквчалися 1х електрофГзичниоптичн! ,акустичв1 та !нш! властивос-Т1.В той ¡кэ чес в1дсутн! досл1даенвя механ!чних влаотивостей,а та-ког процес!в та механ1зм1в,як! обумовлкють часов! зм1ни,тобто ре-лаксвц1ю,ф!зичних параметр!в даних натер!ал!в.

Враховуючи вице сказана.предсгавляе науковий 1 практичный 1н-терео дасл1в5йння махан!чно! ралаксацП.в оклопод!бних сульф!дах тв селен!дах миш'яку в широкому температурному !нтервал1 .включаючи область темперэтури склування Т^.ПосЮльки при зменшенн1 частота дзформувашя весь релаксвц!йний" спектр зоуваеться в область 01льш ннзьких температур,для досл!дкень процес1в релаксац!I в окол! Т доц!льно вибирати б!лып визьк! частота.

Об'ектом для доел! даэнъ мехав!чноI рэлакоац!I на ¡нфранивьких

частотах були вибран1 скла <31наршх сиотем As-S(Se),flKl являться модельними ich.

Мэтов робота бут.о експериментальне досл1дження 1 феноменолог 1 -чне описания процес1в механ1чно! релаксац 11 в склогод1бних сплавах б!наршх сиотем As-S(Se) в широкому 1нтервал1 температур та частот.

Застосуванпя низькочастотних релаксометр!в прямого типу для досл1даення внутр1шнього твртя (Q-') стекол систем As-S(Se) дозволило виявити значне гоглинання М9хан1чжп анерг!!' в облает! темпэра-гури склування Т^.Для визначення параметр1в таких процэо1в необидно отримати деюлька температурных спектрш при роних частотах, або частотних при р1зних температурах.Дощльно вибрати першей ме-тод,поск!льки другий важко рэал1зуБати на одн!й установи!.Нр!м того,при досл!дхенн1 релаксац1йних яроцес1в з великими дефектами дружного модуля пост!йн1сть. частота забезтачуе лише реким вимушэ-аих коливань.а в!дсутн!сть розтягуючих механ!чних напрут нв досл!д-куваний зразок-метод оберненого крутчльного маятника.

У зв'язку а цим необх!дно було роав'язати сл1ду»ч! задач!: I .Розрабити t виготовити крутильний маятник оберненого типу для комплексного доел I дження механ!чних властивостей стекол в широких д!-апазонах частот (0;10-э-»Ю1 Гц),амшИтуд (КГ^Ю""').махан1ЧЕих напрут (0+1О7 Па) ! температур (77 К;600 К). ¡.Провести доел!дяення механ|чних властивостей халькогенищих стекол систем AaeS(Sa)100_а в Ätanasonax частот 10~3-101 Гц 1 облас-Т! температур 77 К+Т^+БО К. ¡.Встановити залезШсть параметра рэлаксац1йних npouecia в!д х:мп-ного складу 1 технолог1чних уиов приготузання скла.

.Встановити загальн! закономIpHOCTt .характер,тш ! квхашзки релак-сец1йних проц9с!в,визначивш iXHt 9Нврг11 ахтаваш : .характера! часи релаксац! т,параметры розпод!лу релаксаторов.

.Провести описаяня внутр!шнього тертя стекол систем Азд3(3е>,,

в рамках л1н!Ено! теор11 в'язковружноот! та ¡нтерпретац!ю отрима-еих результат (в за допоыогою механГ-ших моделей.

Наукова новизна отриманих результат!в полягае в сл!дуючому:

1.Для халькоген!дних стекол систем Аз-Б(Ье) р!зних склад!в вперше одеркаш спектри внутр1шнього тертя 1 та комплексного модуля зсуву С* в широких д!апазонах температур 177 К;Т^+БО КЗ 1 частот НСГ^Ю1 1Ц1.

2.Показано,ко л!н!йне наближення теорп в'язкопрунност! адекватно описуе механ!чн! властивоот1 стекол Ав^З(Зе)100_ш в широкому щтервал! температур (77 К+Т^+50 К) лише при малих р!внях деформац!! (е<Ьд:1СГБ) .При великих деформац!ях в облает! температур Т ~ Т в даних матер!алах спостер!гаеться олабка зростаюча эалеЕН1сть ц'1(е).

3.Ьперше в Штервал) температур Т -Т +50 К на частотах КГ^+КЭ-1 Гц в склах систем Ав-Б(5е) виявлений сильний релаксац1йний пронес,що являеться основшш а-процесом,в облает! якого спостер1гаеться гистерезис шхашчвих властивостеЯ.РелаксаЩЯний прочее в област1 температур 200*250 К являеться р-процесом мехашчно! релаксац! I.

4.Ви2начен! характер ! механ1вки а- та р- ггроцес1в механ!чно! релак-свЩ !.Побудован1 мохан!чн! д!аграш Коула-Коула,за допомогою яких шзначен1 параметри розпод(лу релаксатор!в для р-нроцесу 1 низько-тешературно I облает 1 а-нроцесу.Експериментально визначен1 функ-ц! 1 релаксацп жтегральник р!внянь Больцмана-Вольтерра для а- та р-ыроцес1в,а такой параметри розгод)лу для высокотемпературно! частини а-процесу.

5.Встановлвно,що а-процес мэхан!чноI релакоац11 являеться переходом стекол АвхБ(Бе)100_а У виоокоеластичний отав при малих р1внях деформаш 1 I мок© бути проштерпретований в рамках модел! кооперативного руху структурних елемент1в даблизу Т^.

6.Вперше встановленэ.що високоелвотичн! влаотивоот! халькоген!дних

о

стекол Ав^Б(Бе),при малих р!внял деформац! I I температурах 01 лывих Т визначощться наявнЮтю в ш зон структурно! кореляЩ1.

Т.На основ 1 отримашх ексгоримэнтальних результата побудоваяа як!с-

»

на д!вграма мвхан1чних стан!в,яка дозволяе гояснити повэд1нку ка-хвн!чних вязставостей халькоген1дних стекол в шрак!й сблзст! температур [77 К;Т^+5а К].

Практична ц1нн1сть.Виготовлена установка,яка дозволяе проводя-ти комплексн! вим!рювання механ!чних властивостей твердих т!д в ди-нач!чному,квзз1статичкому1статичному I комо!ноэаному рэяимах меха-н1чного назантакення в широких температурному та частотному штер-валах.

Показана мокливЮть застосування метода внутр1инього гертя для досл!дження динам 1ки структури халькогенIдких стекол ! процеов роз-м'ягчення,л1квац| 1,крнстал!защ I.

Отриман! експериментальнI результата мояуть бута викормстшп для рсзрохунку 1НШИХ характеристик данях стекол (наприклад.а'язкос-т!),а такоя встановлення оптимальных ре»м1в з!дпалу висохояк!ених оптичних елементш.

На захист виносяться:

Експермментальн! заленност! кваз!статичного комплексного модуля зсуву,спектри внутр!шнього тертя халькоген1дшх стекол систем Аз-БСБе) в д!апазон! температур 77 К...? +БО К 1 частот 1СГ3 Гц * МО1 Гц ! Бнзначен! з них параметра шявлених р- та а-процас1в мэ-хан!чно! релаксацП; в такса сд1дуюч! полованяя:

КПроцес М9хан!чно 1 релаксацП в халькоген»дних снаах систем Ав-3<3е) в облает! температур 200+250 К I часто? ГО"3 Гц * 101 Гц язлясть-ся а-пэреходсм ! зв'язаниа з рухлив(ст» структур? о областях и локального розупорядкування.

г.ЕисокотомтаратурннЗ процес квхашчно! рвгесеаз!: а осяэс?! те»-

ператур +50 К I частот 10"3+101 Гц являетьоя основным а-пэре-ходом стекол систем Аз-£5(3е) I зв'язаний з позним розморокуванням (Д0локал1звц1ею) сегментально! рухливост1 структура.

3.При малих р!внях дэформацП а-процес е переходом досл!джуваних стекол у високоеластичний стан.який визвачаеться наявшстю в дос-Л1дгуваних системах'зон структурно! кор^ляцп.

4.В ракках л1н1йно1 теор1 I в'язкопружност! мэхан!чн! властивост1 досшдаувашх стекол в облает! р-процесу опиоуються функц1ею релак-сац!! Кольрауша з параметром розпод!лу релаксатор1в Ъ.який зм!ню-еться в валекност! в1Д х1м1чного складу в!д 0,18 до 0,25.В облает) а-процесу внутрИяне тертя в склах Ав^Бе) 100_х з високим вм1отом мин'яка,а такоа в склопод1бному селен! задов|льно апроксимуеться Фупкц1ями релаксад!I Кольрауша в параметром Ь=0,70...0,90 або Ра-ботяова з параметром 7-0,70.. .0,82.При зростанн! концентрац! I с!р-ки в досл!дауваних склах високотемпературшй максимум внутр1пшього тертя ошсуеться функц!ею релаксац! I Работнова,при цьому 7 зменшу-еться до 0,30. . .

Апробвц1я роботи.Основы! результата робота допов!далися та обгсворшвалися на сл1дуючих конференЩях 1 нарадах: 1 .всесоюзному науково-техШчному сем!нар1 "Структурные превращения и релаксационные явления в некристаллических твердых телах".Льв1в-Дрогобич,I990 р.

2.8 Всесс103н!й варад! по ф!зико-хш!чному анал1зу,м.Саратов,1991 р.

з.1 УкраШоьюй конференц! I молодих вчених 1 сп»ц1ал)ст1в "Ф1вика

1 х1м!я складних нап1впров!дникових матер 1 ал 1 в",6-12 грудня,1992 р.

и.Ухгсрод.

4.Щор!чшх конференц1ях молодих вчених УкГУ 1988-1990'рр.

Публ)кац! Т.По матер)алам дасертацП опубл1ковано 13 роб1т,пред-отазлених в к)нц1 автореферату.

Структура та об'ем робота.Диоертац1я складаетьоя 1а вотупу,чо-

тирьох глав,ВИСНОВК1В,списку л!тератури.Еона м!стать 125 сторШок машинописного тексту ,4 таблиц!,а також список Л1тератури з 109 наЗ-менуваннями.

Зм1ст роботи.

У встуд! обгрунтована вктуальн!сть теми.сформульоввна мета роботи, визначена наукова новизна 1 практична ц!нн1сть отриманих результат! в, приведен! основн1 положення,як! виносяться на захист.а текож коротка аннотац!я дисертац1йко! роботи.

Перша глава присвячена огляду л Иератури. Приведен! основн! гго-локення ! формули теор! I релаксац!йно( спектрометр11 ,як! дозволять описати непорервно ! поступово зм!нну структуру нёр!вновагного склоподЮного матер!алу.Тут же розглянут! склоутворення в о!нэрких системах Аз-8(5е),модельн! уявлення про структуру дослиэуваних склопод!бких сплав!в,як 1 базуються на даних колизалъно! (!Ч,КР) спектроскоп!! та рентгеноструктурного анал1эу,а такса !х деяк! ф1-пико-х1мIчнI властивост!.Розглянут! I проанал1зован! малочислонш еяспериментальн! результати по досл1дженню дисштац! I механ!чно1 енерг11 в халькоген!дних склах.отрнман! в основному на шсохих 1ЖЧ1). частотах та методом коливань згину.Зроален1 висновки про те.да наявн! л!тературн! дан! не дозволяпть вляснита мвхвшгми та всгз-нобити характер процеов релаксзцп в облает! низьких токпоечтур.з високотемггературна область зелишаеться не доеждеекою.

В друПй глав1 описана виготовлена експерименталь.ча уст&нснхп для комплексного досл!двепня мехздпчних властивостей- тоэаетх т."л г? кироких температурному та частотному штврвалах.

Для доол!дзсення процес!з мохангчши рэдаксат " в хальхег^я-д-ннх склах буди вибрши ракими в! лькезаттхавчнх I зииуп-них :чзл<?5пь на казысих (1-1-20 Гц) та пйгсакизыссг <Г-0,001-»С1Л Гаг гш. ск■

реал!вуютьок в твердая т!лах на основ] крутилышх маянаик!в I даа-еолянть проводити досл!днення в областях велико! (щзи Т<Т ) 1 мало!! (при Т>Т ) ЕорсткооН структурного каркасу скла.Принцип вкм!рювань ка розроблен!й установи! полягае у визначенн! деформац!! крученая зразка за дохгомотою фэтовлектрячвих та емн!сних датчик!в переШщэн-ня.Мохан1чк] напруги створюютьск елэктромагн!тЕою системою специально! конструкц!!.Вккористання крутильного маятника оберневого типу дозволяв позбавитися розтягуючих мехашчних напрут,як 1 дПоть на зрэзок в релаксометрах прямого ткпу.Експвриментальна установка дьс могливIсть'в широких д!апазонах температур [77 К;600 Ю.меха-п'.чних напруг [0<о<107 ПаЗ,вмпл1туд в1днооно! деформац!! в!д 10~б до 10"' проводити сл 1 душ 1 вида вим1рл>вань:

Т .В рэяим! в 1 льноэатухаючих коливань визначити температурно-частот-Н! валенное?! ВЕутрлзпього тертя а-1 1 модуля зсуву С (1=1-20 Гц).

2.Е рэгзш вшуЕэних ¡нфравмзькочаототшх коливань проводити эапио петель шхан 1 чного Пстерезису (:М 0~3+10-1 Г'д).

3.В рэгиы! статичних навантанэнь проводити досл1давння матер1алу на швзуч!сть (рэлаксац!ю деформац!! е('Ь));релаксац1ю ыехан!чно! напруг и о(г);зшшсуват-и термомэхен1чн1 крив1 е(5) при о(Т)=оохшг 1 о('Г) при £(Г)=сопег.

4.Проводити вшНрювання в ком51нованому резким! ,тоОто записувати патл) кэхая!чного Пстерезису статично навантажекого зразка (комС1-нащя роаммIь 2 ! 3) або вианачати С-1 I С в режим! в1льнозатухаю-чих коливань статично навантекеного зразка (комб1нац1я режим1в 1,3).

У вим;рюваннях,як"| проводяться в робот! ,внутр1шне тертя ! модуль зсуву знаходалися по формулах:б" I , да п-число коливань при вы1н! аыпл1туди деформац!I в!д А1 до Аг, I I а довзгша 1 поперечний шрер)з зразка (в мм),1-частота (в Гц), А=6Я',8*106 {кг-ь!2)-форм-фактор установки-для режима виьнозатуха-кних коливань I я1п5-|АВ|/|СС|,ОТ1 -г#й-а 1п&/41 -а 1п О I &-1.4376■*

. I i J

=10 ■ —r-2- .Д9 IABI- довжина в!др!зка,який в(дс!кае алшо

a4 BY

о

механ!чного гЮтерезису (е=/(а)) на оо! деформад1й при ст-О, |CD|-довжина в!др!зка,р!вна тодв!йн1й максимально ампл1туд| механIчних коливань,1-довкина зразка (мм),а-сторона основи (ш)>е/-струм коту-шок (мА)До,Во,У-парамвтри ел1пса <мм)-для режиму вимушених коливань.

В динам1чному режим1 фон установки носить л1н!йний характер I слабо залэяить в!д частота,так як при в1льнозатухаючих коливаннях. котушки електромагштно I системи маятника роз !мкяут! .Для решму вимуиених коливань фон установки такоз представляе собою прям| л;-к! 1 з малим кутом нвхилу до ос! температур,але абсолютна величина фона сильно залекить в!д частоти.Похибки вим!рювань ! О' скла-дали з режим! вIльнозатухаючих коливань 10X16 %,з режим! вимушених коливань 5 % ! 3 % в!дпов1дно.

' Поск1льки неорган!чн1 скла являються л!н1аними в'язкопружними матер!алами,!х механ!чн! властивост! описуються з рамках л1Н!2еог теор!г в'язкопруяност!.основою яко! являються !нтегральн! р:вкякня Больцмана:

i

a(t,s)-Sos(t)-//(t-9)e(9)(»

о

дкщо задано закон часово I ам!ни деформвщ t s-s(t) !

t

B(t,a)-a(t)/E + Г/, (t-8)a(9}dS

о i

о

яшцо задано залекнють в1д часу механ !чно1 напруги cr-c; t;, -в /(t-в)

(t-9) ядра штегральних р1знянь,Но-модуль пружяост! >Шгь.зс\— у).

При пэрюдичних дэформац1ях з симвтричаик- циклом кс-мпоканти

i 2" комплексного модуля прузяоот! 8я маать вид: f0° 2-2 А"- I Н(1) -" Т- йШх •

7 Н(-С) -dim

-co !+ u.- V1

дэ uj-цикл!чна частота.т-чао релаксац!i, Н (t):л рогпсд;лу ре-гэ-

ксатор!в.Тод1 ,маючи наб1р кривих д_1(Т),С(Т) при р!зних частотах 1 користуючись умовою максимуму ал:=1 мокла знайти енерПю активацП II I константу т:о у р!внянн! ч;=т еяр(и/1£Г).

В трат!й глав! приведен! спектри внутр!шнього тертя 1 модуля зсуву сяхлав!в б!Еарних систем Аб-Б 1 Ав-Бе,отриман! в реким! в!льно затухаючих та вимушевих коливань в широкому Штврвал) частот С10~3+ -1С1 Гц; 1 температур 177 К..-Т^+БО К].

Акпл1гуда1 залехност! Бнутр1шнього.тертя (е) при р!зних температурах шказують.що Я'1 не залекить в!д е при Т<Т ,однзк при Т<*Т незалежн!сть (Г1 В1д г виконуеться лише при малих р!внях деформац! г е.При великих р1внях деформац! 1 спостер]гаеться слаба зростаюча за-лекн!сть в-1(е),тому вс1 експеримэпти по досл!даэнн! механ!чно! ре- • лакоацЛ в склах АввЗ(Вэ)100_я, проводились при е<10"4.

На залеаностях 3~1(Т),С'(Т) для вс!х досл!дкувашх стекол АБ1гЗ(Ее)100_!с при 2X40 в облает! температур 200+2Б0 К спостер дашься аномал! I у виг ляд 1 розмитого максимума внутршшього тертя б-1, якому в!дпов1дае дефект модуля зоуву АС.

Висота Шка I дефект модуля максимальн1 для склад 1 в АвЕО20О та Ав10Бед0 ! р1вн! нулю при г&40.

ЕнергП активацП даного процеса ^.визначен! по частотному зсуву п!ка С1,лежать в межах 50-100 кДзк/моль.т^Ю'^+Ю-16. о.За-лзеност! 1пс=1(Т~1) добре екстраполюшться прямими л!н1яш.Пошжен-ня темпэратури початку охолодаення розшюву зменшуе !нтенсивн!сть даного ралаксац!Иного процесу.ЛИИйн! розм1ри рэлаксатор1в,як1 бе-руть участь в низькотенпературному процес! релаксац!I складають

о

1-Л А.Анал!з отриманих результат!в дозволив зробити висновок про те, во причиною даного процесу механ1чно1 релаксацII являеться сегментальна рухлиз!сть структуры в областях локального розупорядкування, в раж яких можуть виступати м!сия монш щгльно! упаковки с!тки скла-околи отом!в халькогена в об!рваними "блукавчими" вв'явками, м!кро-

Т2

пустоти.

В облает! температур Т>Те для всП стекол систем Ав-3(2а) экспериментально виявлено релаксац!йний а-процес,який супроводяуеться значним (б!лыпе н!ж в 10а раз) спадом модуля зсуву.Залежност! 1пт-=Г(1/Та),де Та- температура високотемпературного максимума знутрт-нього тертя,добре екстраполюються прямими лтичми.Енерп ( активац! 1 Еа дакого процеса,визначен 1 ш частотному зеуву Та,перевгаують енергП активац 11 в'язко! теч11 даних стекол,залезать в1д концентрат I халькогена I знаходяться в менах 360+440 кДж/моль для стекол юо-в 1 350ч-480 кДж/моль для стекол Аз^Бе 1 Термс^жлнвшшл в Штернал! Г^-100 К.Т^+БО К показуе на оборота!сть максимума в облает! Тз для вс!х досл1даувашх стекол.В ц1й облает! температур спостер!гаеться гЮтерезис мвхан1чних властивостей.шо иояснюеться в!да!нн!стю г- т9мпвратурно-часових умовах проведения дослШв при нагр!ванн1 та охолодаенн!.

На основ1 анал!зу отриманих результат!в зроблено, виезовок про те,що максимум мехаШчних втрат в даких матерюлах в обдает! ?«мга-

ратур Т^___Т^^БО К обумовлений процесом мехая1чЕого склування з пэ-

• реходом досл|дауваних стекол у високоеластичний стан »пае '1'^.Ланий перех!д мае кооперативний характер I зв'язаний !з повним гозморону-вакням сегментально! рухливост1 структури.яка в ооласт! кмзькстемпературного [200+250 КЗ релаксац1Йного процесу носила 71льки локальный характер ! при Т>Т все маншэ лакал 1зована.СШЕки рсгм!р-в релаксуючих фрагмента структури при а-переход! .знайдонш: 13 отриманих значень модуля високоеластичност! показали !1 хссопо -лиз-падання з величинами зон структурно! кереляш !,визнэч«них по частотному зеуву бозонного п!ка в спектрах КРС доел! дзкувэеих стекол. Тому можяа допустити.що високоеластичн1 властивос?! хад^кс-г-за-!^них

стекол систем Ав-З(Зв) визиачаються ааяЕН1сти а них областей егтук-

о

турно! кореляц! I ооз.ч!рани 6+Ю А,сп!етсэ;«!тале» -о ввдичда: з -м-

рвда1м порядком в даних матер!влах.

Додатковий шоокотемпературний максимум,який споотер!гаеться . на спектрах внутр!шнього тертя деяких отекол (As12SB8,Se),пов'яза-ний 1в л!квац!йними та кристал!вац1йними лроцесами в даних матер!-алзх.

На основ! отриманих результатов,а тазож анал!зу л!тературних даних побудована якЮна д1аграма механ!чних стан!в,яка-дозволяв по-кснити повед!нку прукних ! в'язкопружних властивостей досл!дауваних стекол в широкому !нтервал! частот,температур,мэхан!чних напруг, особливютю яко! являеться наявшсть облает! високоелартичност 1.

Четверта глава присвячена вивченню розпод1лу релаксатор!в та описанню максимум 1в внутр1шнього тертя в склах As-S(Se) в рамках л!нIйно1 теор!1 в'язкопрукност!.

В облает!" температуря склування залежност! InQ~1 =f(1/T) для вс!х доел)дауваних стекол добре описуються р!вняннями lnQ~1=A/T +В, на яких спостер!гаеться добре виражений злом при деяк!й температу-pi З^.Зростакня к!лыюст1 халькогена пор!вняно з стех1ометричними сполуками Ae2S(Se)3 приводить до зменшення значения внутр1шнього тертя при температур! злому !Го.При ц!й ке температур! спостергге-еться злом на залекностях ZgG'=f(Т),який вказуе на процес механ1ч-ного склування (розм'ягшення).На основ! отриманих результат1в зроб-лено висновок про те,що температура То характеризуе перех1д скла у високоеластичний стан, який обумовлений виникненням оборотних високоеластичних дефэрмац!й.Низькотемпературна д1лянка злому за-лекностей InQ'^t(1/Т) характеризуе перех1дну область м!к пружно-твердим те високоеластичним станами 1 зв'язана з поступовою дело-кал 1звц!ею рухливост! "структури.Високотэмпературна Д1лянка характеризуе кооперативний рух структурних комплекс!в.

Експоримектальн! низькотемпературн! га високотемпературн1 максимума внутршшього тертя виявилися ширше теоретичных,роэрзхованих

для единичного релаксатора,тому,як в облает! р- так 1 а-процес!в у склах систем Аз-5(Б9) релаксацГя носить не деба1вський характер.

Для уточнения характеру релаксац11 в облает 1 Т^ для стекол Ае^Бе).,^^ нобудован! д!аграми С=Г(С'),де С 1 С-уявна та реальна складов! комплексного модуля зеуву С*.

Параметр розпод!лу час!в релаксац!I при кругових залектостях С"=Г(С) визначався по формул!" значения модуля

зеуву ! визначали з д!аграм Коула-Коула.В тому випадку.яшцо залежн!сть С=ЦС) мала форму лемн!скати,параметр 7 визначався по низькотемн9ратурн!й д1лянд! !з сп!вв!дношення ф=7ти/2,де ф-кут нехи-лу лемн!скати до ос! С.

Для склопод!бного селену д1аграми С-! (С) представлять собою суперпозиц1ю двох дуг к1л з параметрами 7^=0,83.. .0,88,А.2=0,30.. .О.ЗБ як! зм1шоиться в залэкност! в!д температуря початку охолодггення роз-плаву селену.

Для !ншх стекол Ав 5(Бе).л„ ■ заленност! мають форму

х 1 сс ■

лемн1скати.Для низькотемпературноI облает! а-продэсу максимальний параметр розпод!лу мають скла стэломэтричних снолук Аэ^ (т°-0,4?) ! АвгЗе3 (7~0,44).

В област1 р-процесу залвнност1 С"=Г(С) добре апроксимуготься дугою кола.Параметри рознод1лу X для стекол системи Ав-З складають ^ 0,18,а для Аэ-Бе <*0,14.

У високотемпературн!й облает! а-процесу визначення параметр!в

рсзпод!лу,а такок описания розширення та форми максимума внутрШ-

нього тертя для стекол систем Ае-БСБе) в рамках л!н!йно! теорП

в'язкопрушост! проЕодилося шляхом вибору адекватних функц!й пам'я-

т! в (нтегрэльних р!вняннях Вольцмана.Використовувалися ядро Работ-

нова.при цьому вираз для внутр!шнього тертя мав вид:

______АМ-б^)_ > . ^ ^

Мд. (ыте)Т+Мл (т£ У-1+ (Мд+Мр.) созф

ф=»7И/2,7-параметр дробност! функц!! Работнова:

ядро Ркан!цина,при цьому:

ш-тсо-зт___,2>

4 Мл(1+и2т§)Т/Е + ЛМ-Г(7)-созф

ф=7'Ог^(шт;а),7-Фактор дробност! функцП РжанЩина;

функц!я релаксац!I Кольрауша ф(г)=ехр[-(г/т)ь1,0<й<1,при цьому:

л-1„ 1т М*((ц) - (3)

Ие М*(Ш)

* 00

де М (1ш)=Мп+М ^ И)" . Г(пй+1) . 1соз{тШг)-1-зШтЫ/г)1.

де г-гама-функц!я,Мц I Мн-нерелаксований та зрелаксований пружя! модул! (зоуву).

Експариментвльн! результата (Т) нормувалися 1 пор1вшвали-ся з теоретичными в залежност! в)д Хпшт:

1тюл= • [-4---55]

де и- енерПя активац! I релаксац|йного процесу,Тт- температура максимуму внутр1шього тертя.

Встановлено.що низькотемпературний максимум внутр!шнього тертя характеризуемся наявнЮТю широкого спектра час (в релаксацП I маке бути описаний фунхЩею релаксац1 ? (3),при цьому параметр Ь зростае в1д 0,18,для стекол з великим вмютом халькогену.до 0,25,для стекол з великим Bi.ilстом-миш 'яку.Описания внутр1шнього тертя в облас-п р-лроцесу для вс1х доел!дашх стекол систем Аэ-Б^е) за допомо-гоа функц1й 1 1 2 дае незадов!льн1 результати.

В склах Аза.5{5е)100_а. а-процес механ!чно! релаксацп характе-ризуеться б1льш високими значениями параметру розпод1лу час1в рала-ксащ I пор1вняно з р-процесом.

Високотемпературний максимум С-' в селен! (крш ниэькотемда-ратурно! облает! а-процесу) козна задов 1льно ошеати як при допомо-з1 фупкШй релаксац! I (3),так 1 ядра Работнова з високиш значениями параметр!в Ь 1 ч.Шдвищення температуря початку охолоджэння роз-плаву селену приводить до розширення максимум!в ! змекшан-

ня параметр1в дробност!.

В склах Аа-8е з малим вмЮтом миш'яку макскмуми ха-

рактеризуеться ч1тко виражеиою асиметр!ею ! "хвостом" в облает! ви-ссжих температур.Даний п|к внутр!шдього тертя немокна описати. за догомогою функц1й 1,2,3 з посПйними. значениями параметр!в 7 1 Ь. При р!зких параметрах 7+ 1 7_ для високих I низьких температур задов !льшй результат мокна отримоти при використанн1 функц! I (I). В склах Аз-Зе з великого концентрацию миш'яку високотемпературн! максимум внутр!шнього тертя майже симетричн! 1 мокуть бути ошеан! як функц!ею (1) (7_=т+=0,73),так I функц1 ею (3) (Ь_=0,60,Ь+=а,70).

■ В склах системи Ав-Б параметр дробност! никчий,пор1вяяно з склопод1бними сплавами Аэ-Бе .При опке! высокотемпературного максимуму £Г1 для скла АзЛ0В60 задов!льний результат можна от-римати при використанн1 функц1й (I) 1 (З).При- шдвищенн! концен-трац! 1 с!рки параметр дробносИ зменшуеться.при цьому високотемпе-рэтурний максимум знутр!шнього тертя добре описуеться ядром Работ-нова з параметром 7=0,4 ( для Ав^Бдд ).

.Основн! результата дасертац!йно5 роботи.як! представляють нау-ковий та практичний !нтерес,сформульован1 у вигляд! ол!дувчих висновк!в:

1 .Розроблена методика комплексних досл!дкень механ!чних властивос-тей.зокрома- кваз!статичного модуля зеуву та внутр1шнього тертя, в халысогешдних склах э догомогою крутильного маятника оберненого типу.

2.0дерзхано спектри впутр!шнього тертя та абсолюта) значения меха-н!чвих парам9тр!в для об'емних зразк!в халькоген1дних стекол Авя3(5е)100_я в широких !нтервалах температур ( 77 К;.Тв+50 К ) I чэотот (10"3...101 Гц).

З.Низькотемпературний процео мвхан!чно1 релаксац!1 в облает! тем-

ператур 200-250 К 1 частот 10~э-101 Гц являбться р-переходом 1 зв'я-заний 1з сегментальною рухлив1стю структури в областях П локального розупорядкуваяня.При цьому енерПя активац!! и о 1 л!н1йн! розм1-

о

ри релаксатор!в становлять в1дпов!дно 60^-100 кДк/моль I 1-3 А.Шд-вшення температуря початку охолодкення розплаву приводить до зро-стання Штенсивност! р-процесу внасл1док зб!льшення к!лькост! ато-м!в халькогену з об!рвашми ав'язками.

4.Високотемпературний процес механ!чно! релаксац1I в облает! температур Т>Т^ ! частот 10_Э-ИО-1 Гц являетьоя основним а-переходом для стекол систем Ав-Б(Бе).носить кооперативной характер з параметром кооперативном 1 6±2 1 зв'язаний з повним розморокуванням сег-ментальност! рухливост! структури,яка в облает! р-переходу.носила т!льки локальний характер.Енерг!I активац1I иа становлять 360-440 кДк/моль для стекол ! 350-480 кДж/моль для склопод!бних сплав!в Аз Бе,,,-, .

г 100—а;

5.Процес розм'ятшення стекол Лв^Бе^^^ носить складний характер ! характеризуеться наявнЮтю двох-етап!в.

6.В температуря1й облает! р- 1 а-процэс!в релаксац1я в склах систем Аз-З(Бе) носить не деба!вський характер I характеризуеться розпод!-лом час!Е релаксац!I з параметром Ь (7),який залетать в!д хиичного складу.технолоичного фактору.

7.В рамках л!н!йно! теор!! в'язкопружност! мехашчн! властивост! стекол Ава.5(3е)100_:1. в облает! р-процесу онисуються за .допомогою функц!1 рэлаксац!1 Кольрауша з'параметром Ь.який зм!нюеться в задвигает! в(д х!м!чного складу в1д 0,18 до 0,25.Внутр!шне тертя в облает! а-процесу для Бе I Аз;сЗ(Бе)100_2; з високим вм!стом миш 'яку описуеться за допомогою функц! I Кольрауша аоо Рабстнова з високиш значениями параметр!в Ь I 7.При зб1льшэнн1 концзнтрацП с1рки виоо-котемпературния максимум внутр!шнього тертя задов(льно описуеться функц¡ею Рабстноза.

В.Встаноэлено.що високоэластичн! влвстивост! халькогэн1дних стекол As_S(Se)100_„ при малих р!внпх деформац!! 1 ТУГ вкзкачаютьоя наяв-н!стю в них зон структурно! корэляцп.

Э.Побудована д!аграма мэхзшчних стан)в для стекол систем As-S(Se), яка дозволяе пояспити говед1нку мэхан1чних властивостей донга мате-р!ал!в в широких !нтервалах температур,частот ,k9xbhI4bj!x напрет.

10.При розм'ягиенн!,л1квац! ! 1 кристал1зац1! стекол Ae S(Se)1Q0__

на теипэратурних спектрах I G' спостер1гаяться в!дпов!дн! максимум? та нломи,г;о дае мояаивЮТь використати метод внутрШ'нього тертя.ревл!зовакий при допомоз! обврненого крутильного каятникв, для винчения дапих явищ s халькогенIдних стеклах.

Осноея! паракетри доол«джуванях ß- та а-процес1в нехвн1чно1 рпляксзцП стекол AsJ3(Se)joo_„ приведен! в таблицах 1 12.

По матер!алах дноертацП опубл!ковак1 сл!дуич1 -роботи; 1.Юркин И.М. ,Епднннч B.C.,Неделей В.И.Ияфраотзкочостотныо мэхспи-чеокио свойства активных влементов акустооптических устройств на основе хальксгенидных стёкол оиотеМн сера-мышьяк.//Тез.докл.науч. -прахт.кснф. "Научные разработки и достижения колодах учвнчх-народному хозяйству",24-26 октября,1983 г.,г.Уагород,о.Б4. З.Билонич В.С.Установка для исследования низко- и инфранизкочастот-ных механических свойств твёрдых тел.//Матер.ковф.мол.учбкых.1-3 июня,1989 г. ^Ужгород.ун-т,Ужгород,1989,с.II.

3.Виланач Е.С.,Рубиш В.Гл.О некоторых структурных особенностях стёкол системы As-S.//Тез.докл.5 науч.кон®.мол.учёных фпз.фэк.Уягор. ун-та.Ужгород,4-6 июня,1990 г.,-с.118.

4.Биланич B.C.,Горват A.A.,Юркин И.М. и др.Внутреннее трение стеклообразных Ab2S3 и A32Se, вблизи температуры стеклования.//УФЖ, 1990 г.,t.35,N 12.c.I84I-I844.

Б.Туряница И.Д. «Виланич B.C. .Юрюш И.М. и др.Структурная релаксация в стеклах As2S3 и As2Se3 в области температуры размягчения.

//в кн. "Структурные превращения и релаксационные явления в некристаллических твердых телах."Тез.докл.всес.науч.-техн.семинара Львов-Дрогобыч,11-15 сентября 1990 г.,1ьвов-1990,с.27.

6.Юркин И.М..Санников В.Г.,Билашгч В.С.,я др.Внутреннее трение стёкол система сера-мышьяк вблизи температуры размягчения.//в кн. "Структурные превращения и релаксационные явления в некристаллических твёрдых телах."Тез.докл.всес.науч.-техн.семинара Львов-Дрогобыч,11-15 сентября 1990 г.,Львов-1990,с.27.

7.Билашп В.С.,Горват А.А.,Юркин И.М. и др.Исследование внутреннего трения в стеклах AsaS3 и Ав5Бе3.//Матер.5 кснф.мол.ученых физ. фак.Укгор.ун-та,Ужгород,4-6 июня.1990 г.Ухгород I9S0 г.-с.58-63: Деп.в УкрНШНТИ 23.10.90 N 1744-Ук90.

в.Биланич В.С.,Горват А.А.,Рубиш В.М. и др.Релаксационные процесн в стбклах системы мышьяк-сера.//Матер. 5 кокф.мол.ученых физ.фак. Укгор.ун-та,Ужгород,4-6 июня.1990 г.Ужгород 1990 г.-с.58-63: Деп.В УкрНИШТИ 23.10.90 N 1744-УкЭО.

Э.Бкланич В.С.,Горват A.A..Туряяица И.Д. и др.Исследование процессов размягчения, ликвацш и кристаллизации халькогенидкых стйкол методом внутреннего трения.//8 Всес.совещ.по физ.-хим.анализу, 17-19 сентября,г.Саратов,1991 г.,с.1БЗ.

Ю.Биланич В.С.,Горват A.A. .Туряница И.Д. и др.Процессы механической релаксации в стеклообразном с9лене.//УФЖ,19Э2 г.,т.37,Ы 1, с.124-128.

И.Еиланич В.С.,Горват А.А- .Туряница И. Д. и др.Инфрзнизкочастотное внутреннее трение в халькогенидкых стёклах.//В сб."Материалы оп-тоэлектроники",Киев,1992(3) г.,с.87-93.

12.Билаш1Ч В.С.Высокотемпературная механическая релаксация в стеклообразных сульфидах и селенидах мышьяка в области размягчения. //Сборник докладов I Украинской конференции молодых ученых и специалистов "Физика и химия слоккх полупроводниковых материалов",

Уйгород,6-12 декабря 1992 г.,с.31-46.

13.Биланич В.С.Описание максимумов внутреннего трения халькогонид-ных стекол систем Ав-Б^е) в рамках теории линейной вязкоупругос-•ги.//Сборник докладов I Украинской когфэренцш молодых ученых и специалистов "Физика и химия сложных полупроводниковых материалов" .Ужгород, 6-12 декабря 1992 г.,с.31-46.

Таблица 1.Дэяк! параметри р-процесу механ1чно! релаксац!I стекол Авх5(Бв)100_а.

склад ТрД ^¿ю3 Iр кдж й&'моль АТ,К

А82£?75 225 22 . 50 -15,4 0,11 2,75 0,16 3,3 104

Авго5ео 212 30 55 -15,1 0,18 2,70 0.,16 3,3 98

Ав12583 209 20 100 -20,1 0,08 2,78 0,18 1 ,35 76

Бе(570) 218 10 50 -15,6 0,09 3,29 0,18 1 ,44 80

Бе(770) 218 20 50 -15,8 0,11 3,26 0,18 1 ,45 87

Бе(920) 220 35 50 -15,8 0,10 3,20 0,18 1 ,45 90

АвгВе9в 222 30 60 -15,5 0,10 3,01 0,18 2,1 95

А8ю5в90 228 35 70 -15,2 0,09 3,45 0,14 2,7 110

Тр-температура максимума ¿Г1(?) при (3-процес! на частот! 0,01 Гц, ф~р(Т)-висота максимума внутр!шнього тертя при р-ггроцес!, Ер-енерг1я активац!I р-процесу,

то-характерний час релаксац11 в р!внянн! т=т -агрОЕ/КГ), ЛС/С'-вШосвий дефект модуля зсуву,

-значения модуля зсуву при 77 К, Яр-параметр розпод!лу релаксатор1в, <г-розм!р релаксатора,

АТ-п!вширина максимума внутр!шнього тертя.

Таблиця г.Дояк! параметр« а-процесу шхан1ч5ю? релзксацП в силах бШарних систем Аа-3(89).

склад и а'моль &Т К ТГЛС'Т а к, Е кДж а'моль ¿Д. К' С0,ГПа б^ГЛаЦД

478 2,240 366 20 468 1 ,57 352 23 4,45 0,03 7,6

А8253Г5 410 1 ,600 381 18 393 0,38 302 18 1,98 0,029 7,2

АВ20Бв0 376 0,790 436 23 364 0,16 427 18 1,65 0,0?3 7,6

12^89 338 0,680 365 22 326 0,15 679 22 1 ,92 0,012 9,4

50(670) 311 1 ,840 352 9 303 0,55 363 6 2,34 0,018 7,8

Бе(770) 310 1 ,580 365 8 308 0,53 370 6 2,18 0,023 ¡7,0

Бе(920) 310 1 ,410 385 8 307 0,52 388 6 2,17 0,023 7,0

318 1 ,850 478 6 314 0,52 427 6 2,22 0,02 7,7

Ав(оБе<эд 347 1 ,476 461 11 342 0,65 574 7 2,70 0,03 6,8

А!}40Веб 0 474 3,990 356 2С) А 6 г 2,17 331 24 , 4,91 0,04 6,8

470 3,430 350 19 460 1 ,54 344 27 3,34 0,053 6,3

3^a(íg6) 1 Т <с")-т9мператури максимум!в I С при а-процоо1, £#5 1 С"т -максимальн! значения tgS~Q~, 1 С при а-процес1, иа I Еа-енерг1я активвц! I а-процесу,визначона по змйденню

I Та(С"). !

АТ- п!вширина максимуму СЗ-1 (Т)(Т),

Сс и Сж - неролаксованэ и зрелаксввне при а процео! значения С', й- л!н!йн! розм!ри релаксатор!в.