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国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术

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理论方面Se70Ge10Te20-xSbx硫卤玻璃系统的物理特性

Atul K Kukreti1希尔帕,古普塔2,Manish Saxena3
  1. 研究学者、物理系、IFTM大学,莫拉达巴德,印度
  2. 助理教授,火山灰,莫拉达巴德理工学院,莫拉达巴德,印度
  3. 副教授,火山灰,莫拉达巴德理工学院,莫拉达巴德,印度
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文摘

基于锑(某人)的硫属化合物有一个适当的非线性和光电应用的潜能。在目前的工作,一个新的第四纪Se70 Ge10Te20-xSbx (x = 3、6、9、12、15、18)系统研究了理论上对各种重要的物理参数。某人(取代Te)变化的影响在系统上讨论平均配位数而言,内聚能、原子化热,理论系统的光学带隙。几乎所有的参数被发现不同线性与某人的变化内容。

关键字
第四纪硫族化物眼镜、内聚能、原子化热,能源缺口。

介绍
第六组的元素周期表(年代,Se和Te)以及更多的阳性元素如硫族化物某人形成一个特殊的类的眼镜。硫属化合物的相变特性使他们有吸引力的候选人在全光学设备使用[1 - 3],硫族元素氧化眼镜弱保税材料通常低于眼镜。的合金Se-Te提高合金的耐蚀性和光学灵敏度(4、5)。通用电气和某人Se-Te合金使材料更有前途的眼镜有低传输损耗和高透明度的红外辐射2 - 16μm [6]。Ge-Se和Sb-Se眼镜前途的材料红外光纤不仅由于他们的高非线性折射率也相对良好的热力学和化学性质。这些材料的通用的行为让我们选择这个成分和研究某人在公司的影响物理性质Ge-Te-Se玻璃. .添加金属玻璃合金提高了电导率和杂质非常适合设备制造(7、8)。
没有远程的硫族化物玻璃光学特性的半导体允许修改到一个特定的技术应用,不断改变他们的化学成分。因此研究光学特性的依赖提高技术应用在作文很重要。Te-based眼镜找到应用程序较长波长红外地区如二氧化碳红外传感15岁μm和外太空生活检测[9]。基于Te的眼镜适合集成光学和光学存储由于高折射率、光敏性和快速非晶,晶体转换[10]。
Ge-Sb-Se-Te合金研究的另一个方面是某人的距离和Te的元素周期表,Te的原因和某人彼此相似。造型必须非常小心,因为某人的小区别和Te有时不能区分。这个问题仍然是另一个原因进行系统的研究在一个家庭的合金,避免把结论建立在这些原子之间的区别。近年来,碲化处理的论文数量的眼镜从系统,如Ge-Sb-Te Te-Sb-Se(10、11、12),反映出这些材料越来越感兴趣。现在注意扩展在第四纪系统光电应用的候选人。

二世。共价键的离子特性
根据飞利浦-索普债券约束理论配位数Z = 2.4所有债券都绝对共价。但对任何其他值Z的共价键有离子特性。分子成为极性。的电离度引入了一个倾向订购,因为无方向性的性格。离子性债券计算使用鲍林公式[13]。
图像
(χA-χB)的区别是在A和b原子的电是消极,应该有一个直接连接键的强度和玻璃之间形成是被调查者(14、15)。高价值的粘结强度增加了玻璃形成趋势。自硫族化物眼镜是由材料,如硫、硒、砷、锗,碲,以共价键为主,非晶玻璃的程度的共价债券在调查中可以通过使用鲍林关系计算
图像
元素超过90%共价字符是玻璃形成更有前途。相关的化学成键原子参数如电消极和电离度提供了一种对分类和理解意味着许多基本性质的材料(表1)。
图像
电消极定义的不同调查。鲍林电消极定义为一个原子或分子吸引电子的力量。电的消极成分被定义为所有的几何平均成分形成化合物。某人的存在使合金离子的性格。很明显从图1的值电消极降低浓度从2.405到2.397,增加3到18 %的某人。
图像

三世。平均配位数
j·c·菲利普斯给机械限制计数算法来解释玻璃形成倾向(16、17)。最近的邻国之间的共价最强的力量作为拉格朗日(机械)约束定义局部结构(构件)的元素。约束与较弱的力量本质上更遥远的邻居必须打破导致缺乏长期的订单。众所周知Phillips-Thorpe方法是基于比较的原子数量的自由度和inter-atomic力场的数量限制。如果自由度的数量大于数量的限制,网络“软”;相反,如果网络变得过度约束,stressed-rigid结构将贯穿在整个网络。据菲利普斯,玻璃形成的趋势将是最大当自由度的数量等于约束的数量。Se70成份Ge10Te20-xSbx (x = 3、6、9、12、15、18),平均配位数(Z)计算通过使用标准方法[18]
图像
,a, b, c和d是在。%的Se,通用电气、Te和某人,分别分析了无(2)字(4)、《国家贸易评估报告》(2)和讲(3)各自的配位数[18]。的计算值平均配位数系统Se70 Ge10Te20——xSbx (x = 3、6、9、12、15、18)图2所示,从那里很明显,Z值从2.23增加到2.38,增加浓度的某人在% 3到18。
图像

四、偏离STOICHIOMETERY组成
参数R决定偏离化学计量比表达的内容债券的可能性non-chalcogen硫族元素原子的原子。Se70 Ge10Te20-xSbx (x = 3、6、9、12、15、18)系统的参数R (19、20)。
图像
,a, b, c, d是原子的摩擦,通用电气,Te,某人。阈值在R = 1(只存在异极的债券)标志着化学要求的最低硒含量-金属结合形成网络是不可能之事。R > 1,系统硫族元素丰富和R < 1时,系统是硫族元素贫穷。
图像
从图3,很明显,我们的系统是硫族元素丰富而转向低硫族元素丰富内容的增加系统中的某人,但仍然远离硫族元素贫穷。材料是硫族元素丰富,因此高能孤对电子导致定性不同电子密度的状态。然后,非成键价带,不明显导致内聚能。这种方法的主要限制是它不占分子相互作用,弛豫过程中发挥了重要作用在玻璃化转变区域。

诉内聚能、雾化的平均热量和能源缺口
系统的内聚能,定义为无限大的稳定能源集群每个原子的材料,已经计算使用化学键方法(CBA) [21]。根据CBA,原子将更顺利地与原子不同,直到所有可用的效价的原子都是。债券总是序列中形成的键能减少,假定为添加剂的性质。可以计算异极键能的关系[22],
图像
持和EB-B单极的键能,χχB是相应的电是消极。
内聚能可以计算使用[22]的关系,
图像
Ci是化学键和Ei的分布与相应的债券相关的能量从图4很明显,CE减少与增加某人。% 3到18岁。Se原子强烈连着的通用原子和填充可用的化学键分别Te和某人原子。但是,仍然有不饱和Se原子系统中出现多余的Se - Se债券。与某人(键能1.97 eV),增加Te减少(键能2.131 eV)所以,Te-Se债券浓度降低因此,整个系统的键能减少,因此CE的价值。
图像
平均原子化热,海关,被定义为内聚能的直接测量,可以计算原子千卡/克/,第四纪系统平均原子化热,海关,被定义为内聚能的直接测量,可以计算,以千卡/克/原子为四元体系Se70 Ge10Te20-xSbx [23]。商品的价值被发现从238增加到247.7,增加浓度3 - 18的某人,描绘在图5中。
图像
,a, b, c和d的原子%,通用电气,分别Te和某人。
图像
带隙值可能相关系统的键的强度。单键平均能量(Hs / z)指定键的强度,减少与增加某人。%。这降低了系统的粘结强度。带隙值计算了使用Shimakawa的关系[24],
图像
,A, B, C, D体积分数,如(某人)= 0.101 eV,如(Se) = 1.95,如(Ge) = 0.95 eV和如(Te) = 0.65 eV是某人的能源缺口,分别Se,通用电气和Te。增加内容的变化如某人之前,从上面的讨论。图6显示的值如降低浓度从1.540到1.468,增加3到18 %的某人。
图像

六。结论
的物理解释和他们的结果使成分Se70 Ge10Te20-xSbx最交叉连接和一个合适的一个。配位数和原子化热增加,因为配位数和某人的原子化热比Te。化学计量学R减少由于减少硫族元素Te的内容,因此增加某人的内容。结果表明,锑含量的增加降低了电消极,化学计量学(R),内聚能和光学带隙,但增加了原子化热。

引用
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