Kinetics of sitallization of semiconducting AsSe1.5Snx (x = 0,13, 0,20) glasses
Authors: Школьников Е.В. 
Published: September 2020

Ранее [Школьников, 2014] исследованы структурно-химические особенноcти полупроводниковых стекол AsSe1.5Snx, склонных к ситаллизации (равномерной объемной кристаллизации). Стекла с 5 и 7.4 ат.% Sn (х = 0,13 и 0,20) синтезировали методом вакуумной плавки, как правило, из особо чистых элементных веществ при различных температурах в интервале 700−950 С с последующей закалкой ампул с расплавами в воздухе. Методами 119Sn мёссбауэровской спектроскопии, рентгенофазового анализа, измерения плотности и микротвердости закаленных образцов исследована кинетика ступенчатых превращений при изотермической cиталлизации в интервале температур 210−310 С. Анализ кинетики валовой объемной кристаллизации стекол выполнен по данным измерения плотности с использованием уравнения Колмогорова–Аврами, обобщенного на ступенчатые и неполные изотермические превращения. Установлено, что на первой ступени изотермической ситаллизации стекол в низкотемпературном интервале 210−255 С преобладают гомогенное зарождение и трехмерный рост тонкодисперсных кристаллов фазы SnSe, инициирующей на второй ступени гетерогенное зарождение и двумерный рост кристаллов основной кристаллохимическиподобной фазы As2Se3. Реконструктивная кристаллизация исследованных стекол связана с непрерывным изменением химического состава и описывается интервалом значений энергии активации. При температурах 260−310 С на первой ступени выделяется смесь фаз SnSe и SnSe2 с преобладанием фазы SnSe на начальных стадиях, а выделение основной кристаллической фазы As2Se3 сильно замедлено или не фиксируется.

In the article [Shkolnikov, 2014], structural-chemical features of AsSe1.5Snx semiconducting glasses, prone to sitallization (uniform bulk crystallization), were investigated. Glasses with 5 and 7.4 at. % Sn (x = 0.13 and 0.20) were synthesized by vacuum melting, usually from extremely pure elemental substances at various temperatures in the range of 700-950 C followed by quenching ampoules with melts in air. The kinetics of stepwise transformations during bulk isothermal crystallization of AsSe1.5Snx glasses has been studied in the temperature range of 210−310 °С using 119Sn Mȍssbauer spectroscopy, x-ray phase analysis, and the density and microhardness measurements of the quenched samples. The kinetics of the gross bulk crystallization of glasses have been analyzed according to the data on density measurement using the Kolmogorov–Avrami equation, which was generalized on stepwise and incomplete isothermal transformations. It was found that the first stage of isothermal sitallization of glasses in the low-temperature range of 210–255 С is dominated by homogeneous nucleation and three-dimensional growth of finely dispersed SnSe phase crystals, which initiate heterogeneous nucleation and two-dimensional growth of crystals of the main crystallochemically similar phase of As2Se3 at the second stage. Reconstructive crystallization of the investigated glasses is associated with a continuous change in the chemical composition and is described by an interval of values of the activation energy. At the temperatures of 260–310 °C the first step separates a mixture of SnSe and SnSe2 phases with the predominance of the SnSe phase in the initial stages, and the precipitation of the basic crystalline phase of As2Se3 is strongly retarded or not fixed.