Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія
Наведено результати досліджень впливу легування на магнітні та термічні властивості, а також структуру склоподібних напівпровідників системи As–S, легованих марганцем масова частка (1, 2, 5, 8 %), хромом (масова частка 0,5, 0,75 %) й іттербієм (масова частка 0,5, 1, 2 %), за допомогою SQUID-магнітом...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2011
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116698 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія / О.П. Паюк, І.М. Ліщинський, О.В. Стронський, M. Влчек, А.О. Губанова, Ц.А. Криськов, П.Ф. Олексенко // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 62-67. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-116698 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Паюк, О.П. Ліщинський, І.М. Стронський, О.В. Влчек, M. Губанова, А.О. Криськов, Ц.А. Олексенко, П.Ф. 2017-05-13T20:40:33Z 2017-05-13T20:40:33Z 2011 Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія / О.П. Паюк, І.М. Ліщинський, О.В. Стронський, M. Влчек, А.О. Губанова, Ц.А. Криськов, П.Ф. Олексенко // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 62-67. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. 0233-7577 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116698 537.638.5+536.62 Наведено результати досліджень впливу легування на магнітні та термічні властивості, а також структуру склоподібних напівпровідників системи As–S, легованих марганцем масова частка (1, 2, 5, 8 %), хромом (масова частка 0,5, 0,75 %) й іттербієм (масова частка 0,5, 1, 2 %), за допомогою SQUID-магнітометра, диференційного сканувального калориметра та комбінаційного розсіювання світла. Оцінено енергію активації процесу переходу в скло з використанням формули Кісінджера. The results are presented of investigations of doping influence on magnetic and thermal properties and structure of chalcogenide vitreous semiconductor of As-S samples doped with manganese (1, 2, 5, 8 % of weight), chromium (0.5 and 0.75 % weight), ytterbium (0.5, 1, 2 % of weight) and investigated with the use of SQUID-magnetometer, DSC and Raman scattering. The activation energy of glass transition was estimated using Kissinger's formula. uk Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Оптоэлектроника и полупроводниковая техника Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія Change of properties of As₂S₃ glasses doped with rareearth and transition metals: dsc and Raman spectroscopy study Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія |
| spellingShingle |
Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія Паюк, О.П. Ліщинський, І.М. Стронський, О.В. Влчек, M. Губанова, А.О. Криськов, Ц.А. Олексенко, П.Ф. |
| title_short |
Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія |
| title_full |
Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія |
| title_fullStr |
Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія |
| title_full_unstemmed |
Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія |
| title_sort |
зміна властивостей стекол as₂s₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: dsc дослідження та раманівська спектроскопія |
| author |
Паюк, О.П. Ліщинський, І.М. Стронський, О.В. Влчек, M. Губанова, А.О. Криськов, Ц.А. Олексенко, П.Ф. |
| author_facet |
Паюк, О.П. Ліщинський, І.М. Стронський, О.В. Влчек, M. Губанова, А.О. Криськов, Ц.А. Олексенко, П.Ф. |
| publishDate |
2011 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Change of properties of As₂S₃ glasses doped with rareearth and transition metals: dsc and Raman spectroscopy study |
| description |
Наведено результати досліджень впливу легування на магнітні та термічні властивості, а також структуру склоподібних напівпровідників системи As–S, легованих марганцем масова частка (1, 2, 5, 8 %), хромом (масова частка 0,5, 0,75 %) й іттербієм (масова частка 0,5, 1, 2 %), за допомогою SQUID-магнітометра, диференційного сканувального калориметра та комбінаційного розсіювання світла. Оцінено енергію активації процесу переходу в скло з використанням формули Кісінджера.
The results are presented of investigations of doping influence on magnetic and thermal properties and structure of chalcogenide vitreous semiconductor of As-S samples doped with manganese (1, 2, 5, 8 % of weight), chromium (0.5 and 0.75 % weight), ytterbium (0.5, 1, 2 % of weight) and investigated with the use of SQUID-magnetometer, DSC and Raman scattering. The activation energy of glass transition was estimated using Kissinger's formula.
|
| issn |
0233-7577 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116698 |
| citation_txt |
Зміна властивостей стекол As₂S₃ при легуванні рідкоземельними та перехідними металами: DSC дослідження та раманівська спектроскопія / О.П. Паюк, І.М. Ліщинський, О.В. Стронський, M. Влчек, А.О. Губанова, Ц.А. Криськов, П.Ф. Олексенко // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 62-67. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT paûkop zmínavlastivosteistekolas2s3prileguvannírídkozemelʹnimitaperehídnimimetalamidscdoslídžennâtaramanívsʹkaspektroskopíâ AT líŝinsʹkiiím zmínavlastivosteistekolas2s3prileguvannírídkozemelʹnimitaperehídnimimetalamidscdoslídžennâtaramanívsʹkaspektroskopíâ AT stronsʹkiiov zmínavlastivosteistekolas2s3prileguvannírídkozemelʹnimitaperehídnimimetalamidscdoslídžennâtaramanívsʹkaspektroskopíâ AT vlčekm zmínavlastivosteistekolas2s3prileguvannírídkozemelʹnimitaperehídnimimetalamidscdoslídžennâtaramanívsʹkaspektroskopíâ AT gubanovaao zmínavlastivosteistekolas2s3prileguvannírídkozemelʹnimitaperehídnimimetalamidscdoslídžennâtaramanívsʹkaspektroskopíâ AT krisʹkovca zmínavlastivosteistekolas2s3prileguvannírídkozemelʹnimitaperehídnimimetalamidscdoslídžennâtaramanívsʹkaspektroskopíâ AT oleksenkopf zmínavlastivosteistekolas2s3prileguvannírídkozemelʹnimitaperehídnimimetalamidscdoslídžennâtaramanívsʹkaspektroskopíâ AT paûkop changeofpropertiesofas2s3glassesdopedwithrareearthandtransitionmetalsdscandramanspectroscopystudy AT líŝinsʹkiiím changeofpropertiesofas2s3glassesdopedwithrareearthandtransitionmetalsdscandramanspectroscopystudy AT stronsʹkiiov changeofpropertiesofas2s3glassesdopedwithrareearthandtransitionmetalsdscandramanspectroscopystudy AT vlčekm changeofpropertiesofas2s3glassesdopedwithrareearthandtransitionmetalsdscandramanspectroscopystudy AT gubanovaao changeofpropertiesofas2s3glassesdopedwithrareearthandtransitionmetalsdscandramanspectroscopystudy AT krisʹkovca changeofpropertiesofas2s3glassesdopedwithrareearthandtransitionmetalsdscandramanspectroscopystudy AT oleksenkopf changeofpropertiesofas2s3glassesdopedwithrareearthandtransitionmetalsdscandramanspectroscopystudy |
| first_indexed |
2025-11-27T08:32:43Z |
| last_indexed |
2025-11-27T08:32:43Z |
| _version_ |
1850809015671455744 |
| fulltext |
62 ISSN 0233-7577. Oïòîýëåêòðîíèêà è ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ òåõíèêà, 2011, âûï. 46
ÓÄÊ 537.638.5+536.62
. . 1, . . 2,
. . 1, M. 3, . . 4,
. . 4, . . 1
As2S3
:
DSC
Íàâåäåíî ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü âïëèâó ëåãóâàííÿ íà ìàãí³òí³ òà òåð-
ì³÷í³ âëàñòèâîñò³, à òàêîæ ñòðóêòóðó ñêëîïîä³áíèõ íàï³âïðîâ³äíèê³â ñèñòåìè As�S,
ëåãîâàíèõ ìàðãàíöåì ìàñîâà ÷àñòêà (1, 2, 5, 8 %), õðîìîì (ìàñîâà ÷àñòêà 0,5, 0,75 %)
é ³òòåðᳺì (ìàñîâà ÷àñòêà 0,5, 1, 2 %), çà äîïîìîãîþ SQUID-ìàãí³òîìåòðà, äèôåðåí-
ö³éíîãî ñêàíóâàëüíîãî êàëîðèìåòðà òà êîìá³íàö³éíîãî ðîçñ³þâàííÿ ñâ³òëà. Îö³íåíî
åíåðã³þ àêòèâàö³¿ ïðîöåñó ïåðåõîäó â ñêëî ç âèêîðèñòàííÿì ôîðìóëè ʳñ³íäæåðà.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ïàðàìàãíåòèê, ôàçîâèé ïåðåõ³ä, çàêîí Êþð³�Âåéñà, åíåðã³ÿ àêòèâàö³¿.
²íòåíñèâíå âèêîðèñòàííÿ õàëüêîãåí³äíèõ ñêëîïîä³áíèõ íà-
ï³âïðîâ³äíèê³â (ÕÑÍ) ó òåõí³ö³, îñîáëèâî â åëåêòðîí³ö³ òà îïòîåëåêòðî-
í³ö³, âíàñë³äîê ¿õ óí³êàëüíèõ ô³çè÷íèõ âëàñòèâîñòåé (îïòè÷íà ïðîçîð³ñòü
â ²×-ä³àïàçîí³, øèðîêà îáëàñòü ñêëîóòâîðåííÿ, âåëèêà ð³çíîìàí³òí³ñòü
ôîòî³íäóêîâàíèõ åôåêò³â: ôîòîçàòåìíåííÿ òà ôîòîïðîñâ³òëåííÿ, ôîòî-
êðèñòàë³çàö³ÿ, ôîòî³íäóêîâàíà àí³çîòðîï³ÿ, ôîòîäèôóç³ÿ ìåòàë³â òà ³í.,
ñò³éê³ñòü â àãðåñèâíèõ ñåðåäîâèùàõ), çóìîâëþº á³ëüø ð³çíîñòîðîííº âèâ-
÷åííÿ öèõ âëàñòèâîñòåé. Ó ñêëîïîä³áíîìó ñòàí³ àòîìè õàëüêîãåí³ä³â ìà-
þòü äîáðå âèçíà÷åíå êîîðäèíàö³éíå ÷èñëî [1]. Ó ãîëîâíîìó ñòàí³ åëåê-
òðîííà êîíô³ãóðàö³ÿ çîâí³øíüî¿ îáîëîíêè åëåìåíò³â S, Se ³ Te � s2p4. Ó
ñêë³ òèïó VI
3
V
2 BA (A=As, Sb; B=S, Se, Te) ñòðóêòóðîþ º ñ³òêà ç ïîâí³ñòþ
íàñè÷åíèìè äâîìà ³ òðüîìà êîâàëåíòíèìè çâ�ÿçêàìè åëåìåíò³â VIB ³ .A V
Êîæåí ³ç àòîì³â As ïîâ�ÿçàíèé ç òðüîìà àòîìàìè õàëüêîãåí³äà. Óíàñë³-
äîê êîîðäèíàö³¿ ç äâîìà çâ�ÿçêàìè ó êîæíîãî ç àòîì³â õàëüêîãåí³äà çà-
ëèøàºòüñÿ ïàðà íåçâ�ÿçàíèõ åëåêòðîí³â � òàê çâàíà îäèíî÷íà ïàðíà îð-
á³òàëü. Öÿ â³ëüíà ïàðà åëåêòðîí³â íå áåðå ó÷àñò³ â óòâîðåíí³ õ³ì³÷íèõ
çâ�ÿçê³â. Îðãàí³÷íèì íàñë³äêîì ìåòîäèê âèãîòîâëåííÿ õàëüêîãåí³äíèõ
ñòåêîë º íàÿâí³ñòü ó íèõ âåëèêî¿ ê³ëüêîñò³ äåôåêò³â: âàêàíñ³¿, ðîç³ðâàí³
çâ�ÿçêè òà àòîìè áåç çâ�ÿçê³â.
 öüîìó êîíòåêñò³ ö³êàâèì äëÿ äîñë³äæåíü º âïëèâ ëåãóâàííÿ ñïîëóê
As2S3 àòîìàìè ç âåëèêèì çíà÷åííÿì âëàñíîãî ìàãí³òíîãî ìîìåíòó Cr,
Mn òà Yb, çà ðàõóíîê åëåêòðîííî¿ êîíô³ãóðàö³¿ àòîì³â As2S3.
Ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü ñâ³ä÷àòü, ùî ÕÑÍ, äî ñêëàäó ÿêèõ âõîäÿòü ³î-
íè ð³äêîçåìåëüíèõ åëåìåíò³â òà ïåðåõ³äíèõ ìåòàë³â, çàçíàþòü ñóòòºâèõ
çì³í íå ò³ëüêè åëåêòðè÷íèõ, òåðìîô³çè÷íèõ, ìåõàí³÷íèõ òà ìàãí³òíèõ, à
é îïòè÷íèõ âëàñòèâîñòåé.
Ñêëîïîä³áí³ ñïëàâè ñèñòåì As�S�Cr (ç ìàñîâîþ ÷àñòêîþ
Cr 0,5 òà 0,75 %), As�S�Mn (ç ìàñîâîþ ÷àñòêîþ Mn 1, 2, 5, 8 %) òà
As�S�Yb (ç ìàñîâîþ ÷àñòêîþ Yb 0,5, 1 òà 2 %) ñèíòåçóâàëèñÿ ó âàêóóìî-
Î.Ï. Ïàþê, ².Ì. ˳ùèíñüêèé, Î.Â. Ñòðîíñüêèé, M. Âë÷åê, À.Î. Ãóáàíîâà,
Ö.À. Êðèñüêîâ, Ï.Ô. Îëåêñåíêî, 2011
63
âàíèõ äî çàëèøêîâîãî òèñêó 10�4 Ïà êâàðöîâèõ àìïóëàõ ìåòîäîì âàêóóì-
íî¿ ñóáë³ìàö³¿. ×èñòîòà ïî÷àòêîâèõ åëåìåíò³â ñòàíîâèëà 99,999 %. Àì-
ïóëè íàãð³âàëè ó äâîçîííèõ åëåêòðîïå÷àõ ç³ øâèäê³ñòþ 80 Ê/ãîä òà âè-
òðèìóâàëè çà òåìïåðàòóðè 1010 Ê ïðîòÿãîì 80 ãîä ç ïîäàëüøèì îõîëî-
äæåííÿì â òåõíîëîã³÷í³é ïå÷³ ç³ øâèäê³ñòþ 10 Ê/ãîä. Ñêëîïîä³áí³ çðàç-
êè äëÿ îïòè÷íèõ òà êàëîðèìåòðè÷íèõ âèì³ðþâàíü îòðèìàíî ó âèãëÿä³
ñòåðæí³â ä³àìåòðîì 10 ìì.
Àìîðôíà ñòðóêòóðà ñòåêîë ïåðåâ³ðÿëàñü çà ê³ìíàòíî¿ òåìïåðàòóðè çà
äîïîìîãîþ X-äèôðàêòîìåòðà SEIFERT XRD 3000 PTS ç äæåðåëîì âè-
ïðîì³íþâàííÿ CuK ( = 1,5418 Å). ³äñóòí³ñòü ãîñòðèõ ï³ê³â íà äèôðàê-
òîãðàìàõ ï³äòâåðäæóº ñêëîïîä³áíó ïðèðîäó ñòåêîë.
Ôàçîâ³ ïåðåõîäè ³ òåìïåðàòóðè ïåðåõîäó â ñêëîïîä³áíèé ñòàí (òåì-
ïåðàòóðè ñêëóâàííÿ) äîñë³äæóâàëèñÿ çà äîïîìîãîþ äèôåðåíö³éíîãî ñêà-
íóâàëüíîãî êàëîðèìåòðà NETZSCH DSC 404 (ç òî÷í³ñòþ ±0,5 Ê). Êàëî-
ðèìåòðè÷í³ âèì³ðþâàííÿ ïðîâîäèëèñÿ íà ïîðîøêîïîä³áíèõ çðàçêàõ ìà-
ñàìè 20 ìã â àòìîñôåð³ àðãîíó çà çì³í òåìïåðàòóðè 40�250 Ñ. Øâèä-
ê³ñòü íàãð³âàííÿ ñòàíîâèëà q = 5, 10, 15, 20 K/õâ. Òåìïåðàòóðí³ òà åíåð-
ãåòè÷í³ êàë³áðóâàííÿ êàëîðèìåòðà âèêîíóâàëè ï³ä ÷àñ ðîçïëàâó ÷èñòèõ
ìåòàë³â In, Sn, Bi, Pb, Al, Cu ç â³äîìèìè òî÷íèìè çíà÷åííÿìè òåìïåðà-
òóðè ³ åíòàëüﳿ ïëàâëåííÿ.
Ñïåêòðè êîìá³íàö³éíîãî ðîçñ³þâàííÿ (ÊÐ) ñâ³òëà âèâ÷àëèñü çà ê³ì-
íàòíî¿ òåìïåðàòóðè ³ç âèêîðèñòàííÿì ²× ôóð�º-ñïåêòðîìåòðà BRUKERR
IFS55 EQUINOX ç ïðèñòàâêîþ FRA-106 òà Nd:YAG-ëàçåðà ç äîâæèíîþ
õâèë³ 1,06 ìêì.
³äîìî, ùî ÕÑÍ º ä³àìàãíåòèêàìè, çîêðåìà As2S3 (ðèñ. 1).
Íàÿâí³ñòü äîì³øîê Cr, Mn òà Yb ó ìàòðèö³ ñêëà As2S3 çì³íþº ìàãí³òí³
âëàñòèâîñò³ çðàçê³â [2, 3, 5, 6]. Òàê, ó ïîñò³éíîìó ìàãí³òíîìó ïîë³ (ïî-
ðÿäêó  = 5 Ò) ³ñíóº çàëåæí³ñòü ïèòîìîãî ìàãí³òíîãî ìîìåíòó Ì =
= Ì(Ò), õàðàêòåðíà ïàðàìàãíåòèêàì òà ôåðîìàãíåòèêàì ó ïàðàìàãí³òí³é
îáëàñò³ òåìïåðàòóð [6], òà îïèñóºòüñÿ çàêîíîì Êþð³�Âåéñà [4]. Îäíàê
äëÿ As2S3, ëåãîâàíîãî ìàðãàíöåì çà ìåíøèõ ïîë³â òà íèçüêèõ òåìïåðàòóð
(0 < Ò < 25 Ê), ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ôàçîâèé ïåðåõ³ä, ïðè÷îìó ïîä³áíèé äî
ïåðåõîäó ó ôåðîìàãí³òíèé ñòàí [6].
Íà ðèñ. 2 ïîäàíî òåðìîãðàìè ñòåêîë ñèñòåìè As�S�Cr ç ð³çíèì
âì³ñòîì õðîìó çà øâèäêîñò³ íàãð³âàííÿ 10 K/õâ. ßê áà÷èìî, ââåäåííÿ
ìàñîâî¿ ÷àñòêè Cr äî 0,75 % ñóòòºâî íå âïëèâຠíà çíà÷åííÿ Tg òà ç³ çðî-
ñòàííÿì ð³âíÿ ëåãóâàííÿ Cr ïðèçâîäèòü äî éîãî çìåíøåííÿ. Äëÿ ñòåêîë,
ëåãîâàíèõ Yb 2 %, ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ð³çêå çíèæåííÿ òåìïåðàòóðè ñêëóâàí-
íÿ. Çíà÷åííÿ Tg âèçíà÷àëèñÿ ÿê ïî÷àòîê ñêëîóòâîðåííÿ. Á³ëüø äåòàëüíî
äîñë³äæóâàëèñÿ ñòåêëà ç ð³çíèì âì³ñòîì ìàðãàíöþ çà øâèäêîñòåé íàãð³-
âàííÿ 5, 10, 15, 20 K/õâ. Çàçíà÷èìî, ùî ³ç çá³ëüøåííÿì øâèäêîñò³ íà-
ãð³âàííÿ çíà÷åííÿ Tg çì³ùóºòüñÿ â
íàïðÿì³ âèùèõ òåìïåðàòóð.
Äëÿ àíàë³çó çàëåæíîñò³ Tg â³ä
øâèäêîñò³ íàãð³âàííÿ çàñòîñîâó-
âàëè äâà ñïîñîáè. Ïåðøèé ³ç íèõ �
çà åìï³ðè÷íèì ñï³ââ³äíîøåííÿì
òàêîãî âèãëÿäó:
Tg = À + Â · log , (1)
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíà çàëåæí³ñòü ïèòî-
ìîãî ìàãí³òíîãî ìîìåíòó ñòåêîë As2S3
64
Ðèñ. 2. Òåðìîãðàìà As2S3 ç
ð³çíèì âì³ñòîì Cr. Øâèä-
ê³ñòü íàãð³âàííÿ � 10 Ê/õâ
äå À òà Â � êîíñòàíòè.
Çíà÷åííÿ À òà  äëÿ ð³ç-
íèõ ñòåêîë íàâåäåíî â
òàáëèö³. Çàëåæí³ñòü Tg
â³ä log çîáðàæåíà íà
ðèñ. 3. Ïàðàìåòð À äî-
ð³âíþº òåìïåðàòóð³ ñêëó-
âàííÿ çà øâèäêîñò³ íà-
ãð³âàííÿ 1 Ê/õâ, à  �
ñòàëà, ÿêà õàðàêòåðèçóº êîìïîçèö³éíèé ñêëàä ñêëà, çîêðåìà ð³çí³ äîñë³ä-
íèêè ïîâ�ÿçóþòü íàõèë  ³ç (1) ç³ øâèäê³ñòþ îõîëîäæåííÿ ðîçïëàâó:
÷èì íèæ÷à øâèäê³ñòü, òèì ìåíøå çíà÷åííÿ Â. Ô³çè÷íèé çì³ñò  ïîëÿãàº
ó â³äêëèêó êîíô³ãóðàö³éíèõ çì³í â îáëàñò³ ñêëóâàííÿ ³ îçíà÷ຠòå, ùî çà
ð³çíèõ ¿¿ çíà÷åíü ñòåêëà íàáóâàþòü ð³çíèõ ñòðóêòóðàëüíèõ êîíô³ãóðàö³é.
Äðóãèé ñïîñ³á àíàë³çó Tg ´ðóíòóºòüñÿ íà ë³í³éí³é çàëåæíîñò³ ʳñ³í-
äæåðà:
ln(Tg
2/ ) = Ea /RÒg + const, (2)
äå Åà � åíåðã³ÿ àêòèâàö³¿ ïåðåõîäó â ñêëî. Çàëåæí³ñòü ln(Tg
2/ ) â³ä
(1000/Tg) äëÿ ñòåêîë As2S3, ëåãîâàíèõ Mn ð³çíî¿ êîíöåíòðàö³¿, íàâåäåíî
íà ðèñ. 4. Çâ³äñè ìîæíà îö³íèòè åíåðã³þ àêòèâàö³¿ ïåðåõîäó â ñêëî. Çíà-
÷åííÿ Åà íàâåäåí³ â òàáëèö³. ßê áà÷èìî ç îòðèìàíèõ äàíèõ, çðîñòàííÿ ð³âíÿ
ëåãóâàííÿ ìàðãàíöåì ñòåêîë As2S3 ïðèçâîäèòü äî ïîì³òíîãî çìåíøåííÿ òåì-
ïåðàòóðè ñêëóâàííÿ, à îòæå, ³ åíåð㳿 àêòèâàö³¿ ïåðåõîäó â ñêëî. Çíè-
æåííÿ Tg â ñòåêëàõ ñèñòåìè As�S�Mn ñïîñòåð³ãàºòüñÿ òîä³, êîëè S çà-
ì³ùóºòüñÿ Mn. Ñòðóêòóðà As2S3 ñêëàäàºòüñÿ ³ç ñ³òêè òðèâèì³ðíèõ AsS3/2
ñòðóêòóðíèõ îäèíèöü. Êîëè S çàì³ùóºòüñÿ Mn, ñòðóêòóðà òðèâèì³ðíî¿
ñ³òêè òðàíñôîðìóºòüñÿ â øàðóâàòó ñòðóêòóðó ç ëàíöþæêàìè. Âèíèêíåí-
íÿ âàíäåðâààëüñ³âñüêèõ çâ�ÿçê³â ì³æ öèìè ëàíöþæêàìè ïðèçâîäèòü äî
çìåíøåííÿ Tg. Äîì³øêà Mn ðóéíóº äåÿê³ òðèêóòí³ ï³ðàì³äàëüí³ ñòðóêòóð-
í³ îäèíèö³, ÿê³ óòâîðþþòüñÿ çà ó÷àñòþ àòîì³â S ³ ìîæå âçàºìîä³ÿòè ç
â³ëüíèìè S-ëàíöþæêàìè. Öå ñïðè÷èíÿº íèçüêîòåìïåðàòóðíó ãåòåðîãåííó
Ðèñ. 3. Çàëåæí³ñòü Tg â³ä log
äëÿ ñòåêîë As2S3 ç ð³çíîþ
ìàñîâîþ ÷àñòêîþ Mn, %:
1 � 0; 2 � 1; 3 � 2; 4 � 5;
5 � 8
65
Ðèñ. 4. Çàëåæí³ñòü ln(Tg
2/ )
â³ä (1000/Tg) äëÿ ñòåêîë
As2S3 ç ð³çíîþ ìàñîâîþ
÷àñòêîþ Mn. Ïîçíà÷åííÿ
òàê³ ñàì³, ÿê íà ðèñ. 3
Ðèñ. 5. Ñïåêòðè ÊÐ ñòåêîë
As2S3 òà As2S3:Yb 2 %. Ñïåê-
òðè íîðìîâàí³ íà ³íòåíñèâ-
í³ñòü 346 ñì�1
íóêëåàö³þ, òîä³ ÿê ñò³éê³ø³ ñòðóêòóðí³ ï³ðàì³äàëüí³ îäèíèö³ ìîæóòü ôîð-
ìóâàòè îäíîð³äíå ÿäðî [7�11].
Ñïåêòðè êîìá³íàö³éíîãî ðîçñ³ÿííÿ (ÊÐ) ñâ³òëà âèêîðèñòîâóâàëèñÿ
äëÿ îòðèìàííÿ ³íôîðìàö³¿ ïðî îñíîâíó ñòðóêòóðó ñòåêîë As2S3, ëåãîâà-
íèõ Mn, Cr òà Yb. Íàÿâí³ñòü äîì³øîê ç âåëèêèì çíà÷åííÿì âëàñíîãî
ìàãí³òíîãî ìîìåíòó (Mn, Cr òà Yb) ó ìàòðèö³ ñêëà çóìîâëþº çá³ëüøåííÿ
³íòåíñèâíîñò³ ñìóã 192, 227, 236, 365 ñì�1, ùî â³äïîâ³äàþòü êîëèâàííÿì
íåñòåõ³îìåòðè÷íèõ ìîëåêóëÿðíèõ ôðàãìåíò³â As4S4. Òàêîæ çðàçêè ïðîÿâ-
ëÿþòü ñëàáêó ë³í³þ ïîáëèçó 496 ñì�1, ÿêó â³äíîñÿòü äî êîëèâàííÿ ãîìî-
ïîëÿðíèõ S�S õ³ì³÷íèõ çâ�ÿçê³â òà ³íòåíñèâí³ñòü ÿêî¿ ç ëåãóâàííÿì çìåí-
øóºòüñÿ (äëÿ As2S3: Yb 2 % ð³çêî çá³ëüøóºòüñÿ, òàêîæ âèíèêàþòü ñìóãè
ïîáëèçó 476 ñì�1, õàðàêòåðíèõ äëÿ êîëèâàíü àòîì³â ó ê³ëüöÿõ S8 (ðèñ. 5)).
²íòåíñèâí³ñòü ñìóãè ïðè 315�317 ñì�1 çðîñòàº ç³ çìåíøåííÿì êîíöåíòðà-
ʳíåòè÷í³ ïàðàìåòðè ñêëóâàííÿ
Ñï³ââ³äíîøåííÿ (1) Ñï³ââ³äíîøåííÿ (2)
Ñêëàä ñòåêîë
À, Ê Â, õâ Åà, êÄæ/ìîëü
As2S3 179,3 29,2 142
As2S3:Mn 1% 176,6 22,0 141
As2S3:Mn 2% 174,8 21,5 140
As2S3:Mn 5% 174,5 19,3 130
As2S3:Mn 8% 161,3 21,7 101
66
ö³¿ õðîìó, ìàðãàíöþ òà ³òòåðá³þ, ÿêà ìîæå áóòè ïîâ�ÿçàíà ç ï³ðàì³äàëü-
íèìè ñòðóêòóðíèìè îäèíèöÿìè AsS3 ç äîäàòêîâèìè àòîìàìè ñ³ðêè,
âêëþ÷åíèìè â (�S�S�) ëàíöþæêè, ùî ç�ºäíóþòü ï³ðàì³äàëüí³ ôðàãìåíòè.
 îáëàñò³ 130�190 ñì�1 ç�ÿâëÿþòüñÿ ñìóãè, ÿê³ ìîæóòü áóòè çóìîâëå-
í³ óòâîðåííÿì íîâèõ ñ³ðêîâì³ñíèõ ñòðóêòóðíèõ îäèíèöü, ïîä³áíèõ äî
MnS ìîëåêóëÿðíèõ ôðàãìåíò³â [1, 14�18].
Òåðì³÷í³ âëàñòèâîñò³ ³ ñòðóêòóðà ñòåêîë As2S3, ëåãîâàíèõ
Mn, Cr òà Yb, äîñë³äæóâàëèñÿ çà äîïîìîãîþ äèôåðåíö³éíî¿ ñêàíóâàëüíî¿
êàëîðèìåò𳿠³ ðàìàí³âñüêî¿ ñïåêòðîñêîﳿ. Âèçíà÷åíî òåìïåðàòóðè ïåðå-
õîäó â ñêëî äëÿ ñòåêîë As2S3, ëåãîâàíèõ Mn, Cr òà Yb ð³çíî¿ êîíöåíòðà-
ö³¿. Äîñë³äæåííÿ ïîêàçàëè, ùî ó ðàç³ çá³ëüøåííÿ âì³ñòó Mn ³ Cr òåìïå-
ðàòóðà ñêëóâàííÿ çìåíøóºòüñÿ, à äëÿ ñòåêîë ³ç âì³ñòîì ³òòåðá³þ 2 % â³ä-
áóâàºòüñÿ ð³çêå çíèæåííÿ òåìïåðàòóðè ñêëóâàííÿ.
Îö³íåíî åíåðã³þ àêòèâàö³¿ ïðîöåñó ïåðåõîäó â ñêëî äëÿ ñòåêîë As2S3
³ç ìàñîâîþ ÷àñòêîþ ìàðãàíöþ 1, 2, 5, 8 %.
Ïîÿâà äîäàòêîâèõ ñìóã, îêð³ì ïîä³áíèõ äî êîëèâàíü îñíîâíèõ ñòðó-
êòóðíèõ îäèíèöü ñòåêîë As2S3 � ï³ðàì³ä AsS3/2 òà íåñòåõ³îìåòðè÷íèõ ìî-
ëåêóëÿðíèõ ôðàãìåíò³â äëÿ ñòåêîë As�S, ùî ì³ñòÿòü ãîìîïîëÿðí³ S�S
òà As�As çâ�ÿçêè, íå ñïîñòåð³ãàºòüñÿ. Ãîëîâíà îñîáëèâ³ñòü ÊÐ ñïåêòð³â
ïîëÿãຠó çì³í³ â³äíîñíî¿ êîíöåíòðàö³¿ îñíîâíèõ òà íåñòåõ³îìåòðè÷íèõ
ñòðóêòóðíèõ åëåìåíò³â, âëàñòèâèõ äëÿ ñòåêîë As2S3.
O.P. Paiuk, I.M. Lishchynsky, A.V. Stronski,
M. Vl ek, A.A. Gubanova, Ts. A. Krys�kov, P.F. Oleksenko
CHANGE OF PROPERTIES OF As2S3
GLASSES DOPED WITH RARE-EARTH AND TRANSITION METALS:
DSC AND RAMAN SPEC ROSCOPY STUDY
The results are presented of investigations of doping influence on magnetic
and thermal properties and structure of chalcogenide vitreous semiconductor of As�S sam-
ples doped with manganese (1, 2, 5, 8 % of weight), chromium (0.5 and 0.75 % weight),
ytterbium (0.5, 1, 2 % of weight) and investigated with the use of SQUID-magnetometer,
DSC and Raman scattering. The activation energy of glass transition was estimated using
Kissinger�s formula.
Keywords: paramagnetics, phase transition, activation energy, Curie-Weiss law.
1. Ôîòîñòèìóëèðîâàííûå ïðîöåññû â õàëüêîãåíèäíûõ ñòåêëîîáðàçíûõ ïîëóïðîâîä-
íèêàõ è èõ ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå / Å.Ô. Âåíãåð, À.Â. Ìåëüíè÷óê, À.Â. Ñòðîí-
ñêèé. � Êèåâ: Àêàäåìïåðèîäèêà, 2007. � 283 ñ.
2. Some magnetic properties of chalcogenide glasses As2S3 and As2Se3, doped by Cr, Mn, and
Yb / A. Gubanova, Ts. Kryskov, O. Paiuk et al. // Int. Conf.: Materials Science and Con-
densed Matter Physics, Sept. 23�26, 2008, Chisinau, Moldova. Abstracts. � P. 46.
3. Influence of admixtures Cr, Mn and Yb on magnetic properties As2S3 / A.A. Gubanova,
Ts.A. Kryskov, A.V. Stronski, O.P. Paiuk // Proc. Int. Conf.: Electronics and Applied
Physics, Oct. 23�25, 2008, Kyiv, Ukraine. � P. 68, 69.
4. Âîíñîâñêèé Ñ.Â. Ìàãíåòèçì. � Ì.: Íàóêà, 1971. � 1032 ñ.
5. Magnetic behavior of the diluter magnetic semiconductor (Zn1-xMnx)3As2 / C.J. Denissen,
Sun Dakun, K. Kopinga et al. // Phys. Rev. B. � 1987. � 36, N 10. � P. 5316�5325.
6. Some magnetic properties of chalcogenide glasses As2S3 and As2Se3, doped by Cr, Mn
and Yb / A. Gubanova, Ts. Kryskov, O. Paiuk et al.// Moldavian J. Phys. Sci. � 2009. � 8,
N 2. � P. 178�185.
7. Comparative analysis of calorimetric studies in Se90M10 (M=In,Te,Sb) chalcogenide
glasses / N. Mehta, A. Kumar // J. Thermal Anal. � 2007. � 87, N 2. � P. 342�348.
8. Study of characteristic temperatures and nonisothermal crystallization kinetics in As�
Se�Te glass system / V.S. Shiryaev, J.-L. Adam, X.H. Zhang, M.F. Churbanov // Solid
State Sci. � 2005. � 7. � P. 209�215.
67
9. Calorimetric studies of Se80-xTe20Bix bulk samples / N. Suri, K. S. Bindra, P. Kumar,
R. Tangaraj // J. Non-Cryst. Solids. � 2007. � 353. � P. 1264�1267.
10. Êàëîðèìåòð³ÿ àìîðôíèõ ñïëàâ³â As�Òå / ².Ì. ˳ùèíñüêèé, ².Ã. Êàáàí, Â. Ãîºð //
Ô³çèêà ³ õ³ì³ÿ òâåðäîãî ò³ëà. � 2006. � 7, ¹ 4. � Ñ. 663�669.
11. The selenium based chalcogenide glasses with low content of As and Sb: DSC, StepScan
DSC and Raman spectroscopy study / J. Holubová, Z. erno�ek, E. erno�ková //
J. Non-Cryst. Solids. � 2009. � 355. � P. 2050�2053.
12. Study of microstructure in Agx (As0.33 Se0.67)100-x chalcogenide glasses / S. Stehlik, P. Kno-
tec, T. Wagner et al. // Ibid. � 2009. � 355. � P. 2054�2058.
13. The glass transition and crystallization kinetic studies on BaNaB9O15 glasses / R. Vaish,
K. B. R. Varma // J. Phys. D: Appl. Phys. � 2009. � 42. � P. 1�7.
14. Raman spectra and electron microscopic investigations of the sections of modified As2S3
glasses / N. Mateleshko,V. Mitsa, E. Borkach // Semiconductor Phys., Quant. Electro-
nics and Optoelectronics. � 2004. � 7, N 3. � P. 235�238.
15. The temperature dependence of photoinduced uidity in chalcogenide glasses: a Raman
spectroscopic study / D.Th. Kastrissios, S.N. Yannopoulos // J. Non-Cryst. Solids. �
2002. � 299�302. � Ð. 935�939.
16. Spectroscopic study of As2S3 glasses doped with Dy, Sm and Mn / M.S. Iovu, S.D. Shu-
tov, A.M. Andriesh et al. // Ibid. � 2003. � 326�327. � P. 306�310.
17. Structure and optical properties of chalcohalide glasses doped with Pr3+
and Yb3+ ions /
B. Frumarova, M. Frumar, J. Oswald, M. Kincl, M. Vl ek // Ibid. � 2009. � 355. �
P. 306�310.
18. Áîçîííûé ïèê â ñïåêòðàõ êîìáèíàöèîííîãî ðàññåÿíèÿ ñòåêîë AsxS1�x / Ä. Àðñîâà,
ß. Áóëìåòèñ, Ê. Ðàï÷èñ è äð. // ÔÒÏ. � 2005. � 39, ¹ 8. � Ñ. 995�997.
1²íñòèòóò ô³çèêè íàï³âïðîâ³äíèê³â Îòðèìàíî 15.03.2011
³ì. Â. ª. Ëàøêàðüîâà
ÍÀÍ Óêðà¿íè
Ïðîñïåêò Íàóêè, 41
03028 Êè¿â
2Ïðèêàðïàòñüêèé íàö³îíàëüíèé óí³âåðñèòåò
³ì. Â. Ñòåôàíèêà
Êàôåäðà òåîðåòè÷íî¿ ³ åêñïåðèìåíòàëüíî¿ ô³çèêè
Âóë. Øåâ÷åíêà, 57
76025 ²âàíî-Ôðàíê³âñüê
3 University of Pardubice
Faculty of Chemical Technology
573, Studentská Str.
53210 Pardubice, Czeñh Republic
4 Êàì�ÿíåöü-Ïîä³ëüñüêèé íàö³îíàëüíèé óí³âåðñèòåò
³ì. ². Î㳺íêà
Êàôåäðà ô³çèêè
Âóë. Î㳺íêà, 61
32300 Êàì�ÿíåöü-Ïîä³ëüñüêèé
|