Сжимаемость, металлизация и процессы релаксации в халькогенидном стекле нестехиометрического состава g- As3Te2 при высоких гидростатических давлениях: сравнение с "классическим" стеклом g- As2Te3

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выполнены прецизионные исследования объема и электросопротивления стекла нестехиометрического состава g-As3Te2 при высоких гидростатических давлениях до 8.5 ГПа и проведено сравнение с ранее полученными результатами для стехиометрического стекла g-As2Te3. Структурные и рамановские исследования стекла g-As3Te2 показывают более существенную роль корреляций пар As-As в области промежуточного порядка по сравнению с «классическим» стеклом g-As2Te3. Высокий химический беспорядок приводит к тому, что даже при таком переизбытке атомов мышьяка наблюдается большая концентрация«неправильных» соседей Te-Te. Стекло g-As3Te2 имеет несколько большую величину термической щели (0.43-0.48 эВ) и большее значение сопротивления при нормальных условиях (> 104 Ом·см) по сравнению с g-As2Te3. Как и для g-As2Te3, упругое поведение стекла g-As3Te2 при сжатии наблюдается при давлениях до 1 ГПа, причем начальные величины модуля объемного сжатия для этих стекол практически совпадают. Полиаморфное превращение со смягчением релаксирующего модуля сжатия в g-As3Te2 более размыто и затянуто в область более высоких давлений (от 1.5 до 4 ГПа). Процесс металлизации для g-As3Te2 также более размыт, металлический уровень проводимости достигается при давлениях 5.5-6.0 ГПа. Как и для стехиометрического стекла, на барических зависимостях модуля сжатия наблюдается излом при давлениях 4-5 ГПа. Для объема и для электросопротивления вплоть до максимальных давлений наблюдается логарифмическая по времени релаксация примерно той же интенсивности, что и для g-As2Te3. Остаточное уплотнение в стекле g-As3Te2 после сброса давления превышает таковое для g-As2Te3 почти в два раза и составляет 3.5%, а проводимость уплотненного стекла почти на три порядка величины выше чем у исходного. При нормальных условиях наблюдается существенная релаксация объема и электросопротивления. Как и для уплотненного стекла g-GeS2, логарифмическую кинетику этой релаксации удается описать в рамках ранее предложенной нами модели, основанной на представленияхo «самоорганизованной критичности» процесса релаксации, причем сама энергия активации (1.3 эВ) остается постоянной во всем исследованном диапазоне времен до 5 · 106 с.

Об авторах

О. Б Циок

Институт физики высоких давлений Российской академии наук

Email: tsiok@hppi.troitsk.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia

В. В Бражкин

Институт физики высоких давлений Российской академии наук

Email: brazhkin@hppi.troitsk.ru
108840, Troitsk, Moscow, Russia

Е. В Бычков

LPCA, UMR 8101 CNRS, Universite du Littoral

Email: tsiok@hppi.troitsk.ru
59140, Dunkerque, France

А. С Тверьянович

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: tsiok@hppi.troitsk.ru
198504, St. Petersburg, Russia

Список литературы

  1. M. Wuttig and N. Yamada, Nat. Mater. 6, 824 (2007).
  2. S. Danto, P. Houizot, C. Boussard-Pledel, X.-H. Zhang, F. Smektala, and J. Lucas, Adv. Funct. Mater. 16, 1847 (2006).
  3. M. H. R. Lankhorst, B. W. S. M. M. Ketelaars, and R. A. M. Wolters, Nature Mater. 4, 347 (2005).
  4. J. Cornet and D. Rossier, J. Non-Cryst. Solids 12, 85 (1973).
  5. Q. Ma, D. Raoux, and S. Benazeth, Phys. Rev. B 48, 16332 (1993).
  6. K. Abe, O. Uemura, T. Usuki, Y. Kameda, and M. Sakurai, J. Non-Cryst. Solids 232-234, 682 (1998).
  7. G. Faigel, L. Granasy, I. Vincze, and Dewaard, J. Non-Cryst. Solids 57, 411 (1983).
  8. P. J'ov'ari, S. N. Yannopoulos, I. Kaban, A. Kalampounias, I. Lishchynskyy, B. Beuneu, O. Kostadinova, E. Welter, and A. Sch¨ops, J. Chem. Phys. 129, 214502 (2008).
  9. S. Sen, S. Joshi, B. G. Aitken, and S. Khalid, J. Non- Cryst. Solids 354, 4620 (2008).
  10. A. Tverjanovich, K. Rodionov, and E. Bychkov, J. Solid-State Chem. 190, 271 (2012).
  11. D. C. Kaseman, I. Hung, K. Lee, K. Kovnir, Z. Gan, B. Aitken, and S. Sen, J. Phys. Chem. B 119, 2081 (2015).
  12. M. Dongol, T. Gerber, M. Ha z, M. Abou-Zied, and A. F. Elhady, J. Phys.: Condens. Matter 18, 6213 (2006).
  13. T. G. Edwards, E. L. Gjersing, S. Sen, S. C. Currie, and B.G. Aitken, J. Non-Cryst. Solids 357, 3036 (2011).
  14. M. Tenhover, P. Boolchand, and W. J. Bresser, Phys. Rev. B 27, 7533 (1983).
  15. S. S. K. Titus, R. Chatterjee, S. Asokan, and A. Kumar, Phys. Rev. B 48, 14650 (1993).
  16. S. Sen, S. Soyer Uzun, C. J. Benmore, and B. J. Aitken, J. Phys.: Condens. Matter 22, 405401 (2010).
  17. A. Tverjanovich, M. Yagodkina, and V. Strykanov, J. Non-Cryst. Solids 223, 86 (1998).
  18. V. V. Brazhkin, E. Bychkov, and O.ЮB. Tsiok, Phys. Rev. B 95, 054205 (2017).
  19. В. В. Бражкин, Е. Бычков, О. Б. Циок, ЖЭТФ 152, 530 (2017).
  20. E. Bychkov, C. J. Benmore, and D. L. Price, Phys. Rev. B 72, 172107 (2005).
  21. Q. Ma, D. Raoux, and S. B'enazeth, Phys. Rev. B 48, 16332 (1993).
  22. P. J'ov'ari, S.N. Yannopoulos, I. Kaban, A. Kalampounias, I. Lishchynskyy, B. Beuneu, O. Kostadinova, E. Welter, and A. Sch¨ops, J. Chem. Phys. 129, 214502 (2008).
  23. О. Б. Циок, В. В. Бражкин, А. С. Тверьянович, Е. Бычков, ЖЭТФ 161(1), 65 (2022).
  24. L. G. Khvostantsev, V. N. Slesarev, and V. V. Brazhkin, High Press. Res. 24, 371 (2004).
  25. O. B. Tsiok, V. V. Bredikhin, V. A. Sidorov, and L. G. Khvostantsev, High Pressure Research 10, 523 (1992).
  26. O. B. Tsiok, V. V. Brazhkin, A. G. Lyapin, and L. G. Khvostantsev, Phys. Rev. Lett. 80, 999 (1998).
  27. V. V. Brazhkin, E. Bychkov, and O. B. Tsiok, Phys. Chem. B 120, 358 (2016).
  28. В. В. Бражкин, Е. Бычков, А. С. Тверьянович, О.Б. Циок, ЖЭТФ 157, 679 (2020).
  29. P. Bak, How Nature Works: the Science of Self-Organized Criticality, Springer-Verlag, New York Inc. (1996).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2023