Kinetics and mechanism of isothermal crystallization of AsSe1.5Pbx (x = 0.025; 0.13) semiconductor glasses
Authors: Школьников Е.В. 
Published: September 2020

В статье [Школьников, 2019] исследовано влияние добавок олова на кинетические параметры ступенчатых превращений при изотермической объемной кристаллизации стекол AsSe1.5Snx (x = 0,13 и 0,20). Влияние концентрации свинца на характер и кинетические параметры реконструктивной кристаллизации стекол AsSe1.5Pbx изучено недостаточно. Методами измерения плотности, микротвердости, температурной зависимости электропроводности, рентгенофазового анализа и оптической микроскопии закаленных образцов исследованы кинетика и механизм превращений при объемной изотермической кристаллизации полупроводниковых стекол AsSe1.5Рвx (х = 0,025, 0,13) в интервале температур 210−340 °С. Анализ кинетики валовой кристаллизации стекол выполнен по данным измерения плотности с использованием уравнения Колмогорова-Аврами, обобщенного на ступенчатые и неполные изотермические превращения. Добавка 1 ат.% Pb к стеклу As2Se3 уменьшает примерно в 2 раза индукционный период выделения фазы As2Se3 и в 6-8 раз кинетический период полупревращения. Установлено, что на первой ступени изотермической ситаллизации стекол в низкотемпературном интервале 210−255 °С преобладает гомогенное зарождение и трехмерный рост нанокристаллов низкоомной фазы PbSe, инициирующей на второй ступени гетерогенное зарождение и двумерный рост кристаллов матричной высокоомной фазы As2Se3. Реконструктивная ступенчатая кристаллизация стекол AsSe1.5Pbx связана с непрерывным изменением химического состава остаточной стеклофазы и характеризуется интервалом уменьшающихся значений эффективной энергии активации. При длительной высокотемпературной термообработке стекол As2Se3 с 5 ат.% Pb в интервале 280–340 °С наблюдаются одновременно объемно-поверхностное расстекловывание фаз PbSe и As2Se3 и вторичные диффузионные процессы с понижением дисперсности, плотности, микротвердости и химической стойкости стеклокристаллов, а также с изменением носителей заряда с р-типа на n-тип.

In the article [Shkolnikov, 2019] the effect of tin additives on the kinetic parameters of stepwise transformations during isothermal crystallization of AsSe1.5Snx glasses (x = 0.13 and 0.20) was investigated. The effect of lead concentration on the nature and kinetic parameters of reconstructive crystallization of AsSe1.5Pbx glasses was not studied enough. The kinetics and mechanism of transformations in volume isothermal crystallization of AsSe1.5Pbx semiconductor glasses (x = 0.025, 0.13) in the temperature range 210–340 °С were studied by measuring the density, microhardness, temperature dependence of electrical conductivity, X-ray phase analysis and optical microscopy. The analysis of the gross crystallization kinetics of glasses was performed according to the density measurement data using the Kolmogorov-Avrami equation, generalized to stepwise and incomplete isothermal transformations. The addition of 1 at.% Pb to the As2Se3 glass reduces the induction period of separation of the As2Se3 phase by about 2 times and the kinetic half-transformation period by 6-8 times. It was found that the first stage of isothermal glass sitallization in the low−temperature range 210-255 °C is dominated by homogeneous nucleation and three-dimensional growth of nanocrystals of low-resistance phase PbSe, initiating the second stage of heterogeneous nucleation and two-dimensional crystal growth of the matrix highresistance phase As2Se3.. The reconstructive stepwise crystallization of AsSe1.5Pbx glasses is associated with a continuous change in the chemical composition of the residual glass phase and is characterized by a range of decreasing values of the effective activation energy. During long-term high-temperature heat treatment of As2Se3 glasses with 5 at.% Pb in the range of 280–340 °C observed simultaneously volume-surface devitrification of the phases PbSe and As2Se3 and secondary diffusion processes with a decrease in dispersion, density, microhardness and chemical resistance of glass- crystals, as well as with the change of charge carriers from p-type to n-type