M. F. Kotkata

Effect of thallium on the optical properties of amorphous GeSe2 and GeSe4 films

The optical properties of amorphous GeSe2, GeSe4, GeSe2Tl and GeSe4Tl films, prepared by thermal deposition from their bulk glasses, have been studied. The respective effect of adding thallium to a-GeSe2 and a-GeSe4 results in increasing the density, d, from 4.16 to 6.2 g cm-3 and from 4.34 to 5.72 g cm-3, the refractive index, n, from 2.42 to 2.78 and from 2.43 to 2.62, whereas decreasing the glass transition temperature, Tg from 395 to 192 degrees C and from 165 to 134 degrees C, and the optical energy gap, Eg, from 2.07 to 1.54 eV and from 2.02 to 1.48 eV. The obtained results are discussed in the light of the proposed structural models of amorphous Ge-Se. The decrease in the energy gap with the introduction of thallium involves a change in the microstructure accompanied by a decrease in the chemical ordering of the stoichiometric compound a-GeSe2 and an increase in the amount of chemical disorder in the composition of a-GeSe4. The pronounced decrease of the gap (about 25%) is attributed to an alloying effect rather than to a hypothetical increase of the gap state density.

Effect of heating rate and γ-Radiation on the structure of As4SexTe6−x Glasses

The phenomena accompanying the temperature-induced structural changes in five As4SexTe6−x glasses, withx=1 tox=5, were examined and are discussed. Differential thermal analysis traces of each glass composition at different heating rates from 2 to 50 deg/min were obtained and interpreted. The effect of the Se/Te ratio on the crystallization behaviour is discussed. It is interesting to note that the compositional dependence of the overall behaviour of the crystallization activation energy (E) seems to be similar to that of both the melting point (Tm) and the thermal conductivity (ξ) for the investigated glasses. Created structural defects due to gamma-irradiation have some effects on the crystallization process.ZusammenfassungDie die temperaturbedingten strukturellen Veränderungen von 5 Glasern der allgemeinen Zusammensetzung As4SexTe6−x (x=1–5) begleitenden Phänomene wurden untersucht und diskutiert. Die von jedem Glas bei unterschiedlichen Aufheizgeschwindigkeiten zwischen 2 und 50 Grad pro Minute erhaltenen DTA-Kurven werden interpretiert. Der Effekt des Se/Te-Verhältnisses auf das Kristallisationsverhalten wird diskutiert. Von Interesse ist, daß die Abhängigkeit der Aktivierungsenergie (E) der Kristallisation von der Zusammensetzung der des Schmelzpunktes (Tm) und der Wärmeleitfähigkeit (*) der untersuchten Gläser ähnelt. Durch y-Bestrahlung hervorgerufene strukturelle Defekte haben einen gewissen Einfluß auf den Kristallisationsprozeß.РезюмеИсследованы и обсужд ены структурные изменения, вызванные термической обработкой пяти стек ол состава As4Sex,Te6−x, c x=1–5. Для каждого стекла при ра зличных скоростях нагрева (от 2 до 50°/мин) измерены крив ые дифференциального т ермического анализа и приведена их интерп ретация. Обсуждено вл ияние соотношения Se/Te на крис таллизацию стекол. Установлено, ч то сложный характер в лияния этого соотношения на энергию активации процесса кристаллиз ации, подобен таковом у для температуры плавлен ия (Tm) и удельной теплопроводности (χ). С труктурные дефекты, в ызванные гамма-облучением, ока зывали некоторое влияние на процесс кристаллиза ции.

Thermoanalysis of quasi-ternary As2(S, Se, Te)3 semiconductor glasses

In comparison with other chalcogenide glassy systems, less attention has been paid to the quasi-ternary (quaternary) system As2(S, Se, Te)3. In this paper, thermal methods were used to characterize ten different quaternary homogenous semiconductor glasses that were prepared by mixing the stoichiometric binary systems As2S3, As2Se3 and As2Te3.The ratios of the constituent binaries in the quasi-ternary glasses exerted a great influence on their thermal spectrum. The samples poor in As2Te3 showed neither the exothermic nor the endothermic peak due to crystallízation (Tc) and melting (Tm), respectively, but only the glass transition (Tg). Three transition temperatures,Tg, Tc andTm, were detected for other compositions. On the other hand, a phase separation was observed in the samples rich in As2Te3. A cyclic scanning technique was used to investigate the thermally-induced phases during two consecutive heat ing-cooling cycles covering the temperature rangeTg−Tm.The energy of decompositionEd decreased on increase of the ratio As2S3/As2Se3 (at constant As2Te3), whereas it increased on increase of the ratio As2Te3/As2Se3 (at constant As2Se3 or As2S3).ZusammenfassungVerglichen mit anderen chalkogeniden glasartigen Systemen wurde dem quasi-ternären (quaternären) System As2(S, Se, Te)3 weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Vorliegend werden thermische Methoden zur Beschreibung zehn verschiedener quaternärer homogener Halbleitergläser benutzt, die durch ein Mischen der stöchiometrischen binären Systeme As2S3, As2Se3 und As2Te3 hergestellt wurden.Die Anteilsverhältnisse der binären Bestandteile in den quaternären Gläsern beeinflussen deren thermisches Spektrum in breitem Umfange. Proben mit einem geringen Gehalt an As2Te3 zeigen bei Kristallisation (Tc) und beim Schmelzen (Tm) weder exotherme noch endotherme Peaks. Es wird nur eine Glasumwandlung beobachtet (Tg). Für andere Zusammensetzungen können drei Umwandlungstemperaturen (Tg, Tc undTm) beobachtet werden. Auf der anderen Seite wird bei Proben mit einem großen As2Te3-Gehalt eine Phasenseparierung beobachtet. Zur Untersuchung der thermisch induzierten Phasen innerhalb von zwei aufeinanderfolgenden Aufheiz- und Abkühlzyklen im TemperaturbereichTg bisTm wurde eine cyclische, Scanningmethode eingesetzt.Der Wert der ZersetzungsenergieEd nimmt (bei konstantem As2Te3) mit zunehmendem As2S3/As3Se3-Quotienten ab und (bei konstantem As2Se3) mit zunehmendem As2Te3/As2Se3-Quotienten zu.

Thermal effects on glass as2se3-as2te3

The DTA trace of the chalcogenide glass As2Se3·As2Te3 shows a single glass transition at 142 °C, a single crystallization exotherm depending on the heating rate, and two melting endotherms, at 290 °C and 312 °C. The X-ray diffraction for a crystallized sample indicates the presence of two solid solution phases: Te in As2Se3 (rich in Se) and Se in As2Te3 (rich in Te), confirming that the single crystallization peak of the initially homogeneous phase (singleTg) represents two coincident peaks superimposed. The crystallization of the glass phase is also clearly manifested in the time-dependence of the electrical conductivity and microphotography.ZusammenfassungDie DTA-Kurve von chalcogenidem Glas As2Se3·As2Te3 läßt eine Glastransformation bei 142 °C, eine von der Aufheizgeschwindigkeit abhängige exotherme Kristallisation und zwei endotherme Schmelzvorgänge bei 290 und 312 °C erkennen. Röntgendiffraktometrie der kristallisierten Probe zeigt das Vorliegen von zwei Phasen fester Lösungen:Te in As2Se3 (reich an Se) und Se in As2Te3 (reich an Te). Das steht in Übereinstimmung damit, daß der Kristallisationspeak der ursprünglich homogenen Phase (einTg-Wert) zwei sich überlagernde Peaks repräsentiert. Die Kristallisation der Glasphase ist klar an der Zeitabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit und durch Mikrophotographie zu erkennen.РезюмеДТА измерения халько генидного стекла As2Se3·As2Te3 показали единст венный переход в стеклообра зное состояние при те мпературе 142 °С, он экзотерму крист аллизации в зависимо сти от скорости нагрева и две эндотермы плавле ния при 290 и 312 dgС. Рентгеноструктур ное исследование криста ллического образца п оказало наличие двух твердых растворов: Те в As2Se3 (обогащенного селено м) и Se в As2Te3 (обогащенного теллуром), подтвердив тем самым, что единственный пик кри сталлизации исходно й гомогенной фазы (однаТg), представ ляет собой наложение двух совпа дающих пиков. Кристал лизация стеклообразной фазы ясно показывает временную зависимос ть электропроводнос ти и микрофотографии.

A study of the electrical conduction and devitrification behaviour of the amorphous chalcogenide Te81Ge15As4

The thermal spectrum of thedc conductivity of Te81Ge15As4 during a consecutive heatingcooling cycle within the temperature rangeTg> T> Tm indicated that the heating and cooling parts of the cycle do not coincide and phase transformation were ohserved The activation energies of conduction (δE) for the initial amorphous, the liquid and the final crystallized phases are 0.35, 0.30 and 0.16 eV, respectively. The growth of conductive regions during isothermal annealing of the amorphous solid phase was studied and correlated to the corresponding structural changes recorded by using microphotography and X-ray diffraction. The structure of the investigated three-component composition can be represented as a solid solution based on tellurium character. A value of 2.4 eV was obtained for the activation energy of crystallization from non-isothermal transition data.ZusammenfassungDas Thermospektrum der elektrischen Leitfähigkeit von Te81 Ge15As4 gegenüber Gleichstrom innerhalb eines konsekutiven Heiz-Kühlzyklus im TemperaturbereichTg>T> Tm zeigt ein Nichtzusammenfallen der Heiz- bzw. Kühlteile des Zyklus und Phasenumwandlungen wurden beobachtet. Die AktivierungsenergienδE für die ursprüngliche amorphe, für die flüssige und die rekristallisierte Phase betragen 0,35,0,30 bzw. 0,16 eV. Es wurde die Ausbeute leitfähiger Bezirke beim isothermen Tempern der amorphen Festphase untersucht und auf die korrespondierenden, mittels Mikrophotographie und Röntgendiffraktion beobachteten Strukturveränderungen bezogen. Die Struktur der untersuchten Dreikomponentenmischung kann als ein auf Tellurcharakter beruhendes Mischkristall angesehen werden. Für die Aktivierungsenergie der Kristallisation konnte aus nichtisothermen Messungen ein Wert von 2,4 eV bestimmt werden.РЕжУМЕтЕРМИЧЕскИИ спЕктРdc-пРОВОДИМОстИ хАлькОгЕНИДА Te81Ge15As4 ВО В РЕМь ЕгО пОслЕДОВАтЕльНых цИ клОВ НАгРЕБ—ОхлАжДЕ НИЕ В тЕМпЕРАтУРНОМ ИНтЕР ВАлЕTg>T> Tm пОкАжАл НЕсОВпАДЕНИЕ УЧАстк ОВ НАгРЕВА И ОхлАжДЕН Иь В пРЕДЕлАх цИклА И НАлИ ЧИЕ ФАжОВОгО-пРЕВРАЩ ЕНИь. ЁНЕРгИИ АктИВАцИИ пР ОВОДИМОстИ (δE) Дль Исх ОДНОИ АМОРФНОИ, жИДкОИ И кОН ЕЧНОИ кРИстАллИЧЕскОИ ФАж ы, РАВНьлИсь, сООтВЕтс тВЕННО, 0,35; 0,30 И 0,16 ЁВ. ИжУЧЕН РОст пРОВ ОДьЩИх УЧАсткОВ ВО ВРЕМь ИжО тЕРМИЧЕскОгО ОхлАжД ЕНИь АМОРФНОИ ФАжы, кОтОРы И кОРРЕлИРОВАлсь с сООтВЕтстВУУЩИМИ ст РУктУРНыМИ ИжМЕНЕНИ ьМИ, НАБлУДАЕМыМИ с пОМОЩ ьУ МИкРОФОтОгРАФИИ И РЕНтгЕНОстРУктУРН ОгО АНАлИжА. стРУктУР А тРЕхкОМпОНЕНтНОгО с ОстАВА МОжЕт Быть пРЕ ДстАВлЕНА В ВИДЕ тВЕРДОгО РАстВ ОРА НА ОсНОВЕ тЕллУРА. НА ОсНОВЕ ДАННых НЕИжОтЕРМИЧЕ скОгО пЕРЕхОДА БылА НАИДЕНА ЁНЕРгИь АктИВАцИИ пРОцЕссА кРИстАллИжАцИИ, РАВН Аь 2,4 ЁВ.