МЕХАНІЗМИ ФОРМУВАННЯ СТОХАСТИЧНО НЕОДНОРІДНОЇ СТРУКТУРИ АМОРФНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ СИСТЕМ АIV-ВV-ХVI : МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ стохастических неоднородной структуры аморфных халькогенидов СИСТЕМ АIV-ВV-ХVI

Краткое описание

Ужгородський національний університет

На правах рукопису

Іваницький Валентин Петрович

УДК: 539.213; 539.219

МЕХАНІЗМИ ФОРМУВАННЯ СТОХАСТИЧНО НЕОДНОРІДНОЇ СТРУКТУРИ АМОРФНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ СИСТЕМ АIV-ВV-ХVI

01.04.07 фізика твердого тіла

ДИСЕРТАЦІЯ
на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук

Ужгород - 2007

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ У РОБОТІ СКОРОЧЕНЬ

7

ВСТУП.

8

Розділ 1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД..

18

1.1. Специфічні особливості аморфного стану халькогенідів

18

1.2. Специфіка структури невпорядкованого конденсованого стану

34

1.3. Загальні підходи до опису структури аморфних халькогенідів...

46

Розділ 2. ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ, МЕТОДИ ТА УМОВИ ОТРИМАННЯ АМОРФНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ..

54

2.1. Аналіз процесів утворення аморфного стану речовин.

54

2.2. Методи синтезу стекол та отримання їх тонких відколків і реплік для структурних досліджень

61

2.3. Технологія отримання тонких аморфних плівок..

64

2.3.1. Технологічне устаткування методів термічного та дискретного термічного випаровування

65

2.3.2. Дослідження відтворюваності у плівках хімічного складу складних речовин при їх вакуумному осадженні...

69

2.3.3. Технологічне устаткування методу імпульсного лазерного випаровування ..

72

2.4. Аналіз складу паро-плазмових потоків при конденсації аморфних плівок халькогенідів.

73

2.4.1. Мас-спектри елементарних речовин

73

2.4.2. Мас-спектри при випаровуванні речовин у системах AIV-XVI, BV-XVI та AIV-BV-XVI

75

2.5. Аналіз процесів формування аморфних плівок халькогенідів в умовах вакуумної конденсації.

79

2.6. Фактори, що сприяють утворенню аморфного стану халькогенідів..

97

Висновки до розділу 2

104

Розділ 3. ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОННОМІКРОСКОПІЧНИХ ТА ЕЛЕКТРОНОГРАФІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ АМОРФНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ.

107

3.1. Електронна мікроскопія в дослідженнях аморфних халькогенідів.

108

3.2. Особливості проведення електронографічних досліджень та обробки електронограм аморфних халькогенідів..

118

3.2.1. Підготовка об’єктів для електронографічних досліджень

119

3.2.2. Особливості проведення електронографічного експерименту та реєстрації інтенсивності розсіяних електронів..

121

3.2.3. Обробка електронограм і визначення експериментальної інтенсивності розсіювання електронів

126

3.3. Рентгеноспектральний мікроаналіз хімічного складу досліджуваних матеріалів.

127

3.4. Вимірювання густини тонких аморфних плівок...

131

3.5. Методика і програма розрахунку функцій радіального розподілу атомів аморфних халькогенідів за електронографічними даними .

133

Висновки до розділу 3

136

Розділ 4. НЕОДНОРІДНОСТІ МІКРО- ТА НАНОСТРУКТУРИ АМОРФНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ

137

4.1. Особливості мікроструктурних неоднорідностей аморфних халькогенідів.

138

4.2. Наноструктурна неоднорідність аморфних плівок халькогенідів..

141

4.3. Неоднорідності наноструктури халькогенідних стекол..

150

Висновки до розділу 4

156

Розділ 5. СТРУКТУРА АМОРФНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ В ОБЛАСТІ ПРОМІЖНОГО ПОРЯДКУ ТА НА МЕЗОСКОПІЧНОМУ РІВНІ.

159

5.1. Проміжний порядок та мезоскопічні утворення в аморфних халькогенідах.

159

5.2. Фазовий перехід із зникненням проміжного порядку в аморфних плівках халькогенідів

176

5.3. Прояви поліаморфізму в аморфних халькогенідах на мезоскопічному рівні..

185

Висновки до розділу 5

191

Розділ 6. НЕОДНОРІДНОСТІ БЛИЖНЬОГО ПОРЯДКУ АМОРФНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ

194

6.1. Використання структурних одиниць для опису ближнього порядку аморфних халькогенідів

194

6.1.1. Модель повного хімічного порядку

204

6.1.2. Модель повного хімічного безладдя

205

6.1.3. Статистика структурних одиниць в атомній сітці халькогенідів.

206

6.2. Параметри та особливості побудови ближнього порядку аморфних халькогенідів.

210

Висновки до розділу 6

228

Розділ 7 ВПЛИВ СТОХАСТИЧНИХ НЕОДНОРІДНОСТЕЙ СТРУКТУРИ НА РІЗНИХ РІВНЯХ НА ВЛАСТИВОСТІ АМОРФНИХ ПЛІВОК ХАЛЬКОГЕНІДІВ

231

7.1. Взаємозв'язок структури і сегнетоактивності аморфних плівок безкисневих сегнетоелектриків Sn2P2(S1-xSex)6..

232

7.2. Визначальна роль неоднорідностей нано- та мікроструктури в експлуатаційних параметрах оптичних покриттів та планарних хвилеводів із аморфних халькогенідів

238

7.3. Власне оптичне двопроменезаломлення в аморфних плівках As-S(Se)..

248

7.4. Спонтанні та стимульовані релаксаційні структурні перетворення в аморфних халькогенідах..

257

7.5. Узагальнені моделі стохастично неоднорідної структури атомної сітки та механізми релаксаційних структурних перетворень аморфних плівок систем As-S(Se).

269

7.6. Прояви самоорганізації у процесах формування та релаксації структури аморфних халькогенідів..

285

Висновки до розділу 7

291

ВИСНОВКИ.

296

Додаток А. Картка параметрів технологічного процесу виготовлення аморфних плівок халькогенідів для структурних досліджень.

301

Додаток Б. Параметри технологічних процесів виготовлення масивних стекол для структурних досліджень та для отримання плівок.

303

Додаток В. Електронномікроскопічні знімки реплік стекол..

304

Додаток Г. Характер відтворення хімічного складу плівок при термічному випаровуванні стекол AsxSе100-x..

305

Додаток Д. Просторова форма та геометричні параметри основних атомних комплексів парової фази елементарних речовин

306

Додаток Е. Мас-спектри речовин у системах АIV-ХVI.

307

Додаток Ж. Мас-спектри речовин у системах ВV-XVІ.

308

Додаток З. Мас-спектри при випаровуванні із комірки Кнудсена речовин у системах АIV-BV-XVI

311

Додаток И. Електронномікроскопічні знімки аморфних плівок халькогенідів на початкових етапах конденсації..

313

Додаток К. Просторова форма основних багатоатомних комплексів парової фази халькогенідів систем ВV-ХVI.

317

Додаток Л. Співвідношення концентрацій різних комплексів парової фази елементарних речовин та їх халькогенідів

318

Додаток М. Аналіз впливу параметрів кристалічних фаз речовин на їх здатність утворювати аморфні плівки.

320

Додаток Н. Параметри технологічних режимів синтезу плівок..

324

Додаток П. Знімки мікро- та наноструктури аморфних плівок .

325

Додаток Р. Знімки змін наноструктури аморфних плівок..

328

Додаток С. Знімки особливостей наноструктури аморфних плівок сегнетоелектриків Sn2P2(S, Se)6

331

Додаток Т. Знімки наноструктури халькогенідних стекол .

333

Додаток У. Знімки структурних перетворень із збереженням аморфності у плівках халькогенідів

337

Додаток Ф. Параметри статистики розподілу СО в аморфних халькогенідах систем ВV-XVI для різних моделей атомної сітки.

339

Додаток Х. Комбінаторні співвідношення для розрахунку числа комбінацій хімічних зв’язків, які дають СО певного типу в аморфних халькогенідах систем ВV-XVІ

342

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

344

ВСТУП

Аморфні речовини зустрічаються у природі настільки ж часто, як і кристалічні. Один із видів аморфного стану скло є чи не самим стародавнім штучним матеріалом, що виготовлявся більш ніж 3500 років тому. Незважаючи на це, природа та загальні особливості аморфних речовин вияснені значно менше, в порівнянні з кристалічними. Запропоновано велику кількість моделей, за допомогою яких намагаються описати структуру аморфних речовин та процеси, які в них відбуваються. Але і на сьогодні не існує загальної теорії, яка б детально та однозначно пояснила, яким чином формуються аморфні речовини і чим викликана специфіка їх структури та властивостей. В той же час, розвиток науки та технології аморфного стану досягли таких успіхів, коли описана ситуація вже не може вважатися виправданою [1].
Актуальність теми. Дослідження різних аморфних речовин і, зокрема, халькогенідів є однією з найбільш привабливих сучасних областей фізики конденсованого стану, яка інтенсивно розвивається [2]. Причини цього полягають у тому, що перспективи практичного використання є могутнім стимулом для проведення фундаментальних досліджень нових матеріалів, і роботи з вивчення аморфних об’єктів не складають виключення. Активність досліджень халькогенідів зв'язана з унікальними властивостями цих речовин, що, разом з розробкою методів одержання тонких плівок великої площі, відкриває нові можливості їх практичних застосувань: диски оптичної пам'яті з дуже великою щільністю запису інформації [1, 3], електронні схеми великої площі на тонких гнучких підкладках, швидкоді-ючі і довговічні фоточутливі барабани для ксерокопіювання та фоторезистивні матеріали для літографії [4, 5, 6], рентгенівські лінзи та оптичні елементи лазерної техніки [7], голограми та елементи інтегральної оптики [8], дешеві високочутливі термоелектричні перетворювачі та фотоелементи [9-13], перемикачі [14, 15], фототермопластичні, фотоелектретні матеріали [16-17] і багато іншого.
Дослідження аморфних матеріалів визначальні і в тому відношенні, що експериментальні результати змушують часто переглядати висунуті моделі і кон-цепції. Інтелектуальна привабливість даних об’єктів частково зв'язана з відсутніс-тю в них трансляційної періодичності, що робить проблематичним застосування звичного для теорії твердого тіла методу квазічастинок, а відповідно, й понять поверхні Фермі, зон Бріллюена, уявлень про єдиний тензор ефективних мас. Це вимагає пошуку нових уявлень для опису їхніх властивостей, а самі аморфні тіла являють собою значно складніші об’єкти досліджень, ніж їх кристалічні аналоги.
Теоретичні й експериментальні дослідження аморфних матеріалів на сучасному рівні вимагають виявлення всіх взаємозв'язків у схемі "хімічний склад вихідний стан системи фізико-технологічні параметри отримання структура аморфного матеріалу його властивості". Вирішення такої задачі для будь-якої конкретної речовини не можливе без реалізації системного підходу. В той же час строге застосування вказаної схеми ускладнюється низкою причин. І на перший план, як точка відліку, тут виступає структура аморфних об’єктів [18], оскільки більшість проблем, що виникають у даній області, зумовлені саме обмеженістю наших знань про структуру таких матеріалів.
Таким чином, постановка структурних досліджень аморфних речовин випливає із конкретних вимог практики [19]. У сучасних умовах ці дослідження повинні бути спрямовані на пошук внутрішнього фізичного змісту явищ і процесів, які визначають особливості структури та властивостей неупорядко-ваних систем. Вирішення окреслених проблем в ідеалі мало б забезпечити таку ж прозору картину загальної структури аморфних речовин, як і у кристалах.
До недавнього часу аморфні халькогеніди вважалися повністю однорідними на масштабних рівнях до мікронних розмірів [3, 7, 18]. Для опису їх структури вважалося достатнім використання однієї двох структурних одиниць (СО) [19]. Елементи неоднорідності розглядалися, як правило, лише при вивченні процесів їх фазового розкладу, ліквації та кристалізації [20]. Результати ж сучасних досліджень все частіше свідчать про можливість формування в аморфних халькогенідах різноманітних структурних неоднорідностей різного масштабного рівня від ближнього порядку (БП) до мікроструктури [15]. Причини ж і законо-мірності утворення таких неоднорідностей та характер їх впливу на властивості аморфних халькогенідних середовищ практично не вивчалися. Наведені вище проблеми і питання є досить актуальними в сучасних дослідженнях аморфних халькогенідів і являються предметом розгляду в даній роботі.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у лабораторії електронної мікроскопії Ужгородського національ-ного університету в рамках таких держбюджетних тем: «Дослідження впливу зовнішніх технологічних факторів на процес формування напівпровідникових шарів та їх властивості» (№0196U017264. 1996-1998 роки); «Дослідження фізичних основ формування поліаморфних фаз та наноструктурованих композиційних плівок при сильно нерівноважній лазерній конденсації» (№0198U003126. 1997-1998 роки); «Розробка фізико-технологічних основ наноструктурної модифікації плівок для електроніки і оптики при імпульсно-періодичному осадженні з активованих компонентів плазми» (№0199U004109. 1999-2001 роки); «Розробка фізико-технологічних основ і лазерних процесів створення поліфункціональних наноструктурних і фоторезистивних матеріалів для електроніки, голографії і оптики» (№0102U005292. 2002-2004 роки); «Дослідження технологічних процесів і розробка поліфункціональних матеріалів для елементів оптики і квантової електроніки на основі халькогенідів» (№0104U010448. 2005-2007 роки). Здобувач у відмічених темах проводив роботи в якості виконавця, відповідального виконавця або наукового керівника теми.
Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розв’язання наукової проблеми щодо встановлення загальних закономірностей і механізмів формування стохастичних неоднорідностей структури різного масштабного рівня в аморфних халькогенідах систем АIV-ВV-ХVI та з’ясування їх впливу на експлуа-таційні параметри елементів пристроїв інтегральної й інфрачервоної оптики.
Відповідно до поставленої мети та сучасного стану досліджень неоднорідностей структури аморфних речовин, у роботі вирішувалися такі основні задачі:
1. Розробити і апробувати нові методи електронномікроскопічних та електронографічних досліджень структури аморфних речовин, чутливих до зовнішніх впливів.
2. Реалізувати розширену схему структурних досліджень аморфних халькогенідів: хімічний склад матеріалу стан та структура вихідного середовища умови формування аморфного зразка його структура і структурні моделі на різних масштабних рівнях фізико-хімічні властивості та їх спонтанні і стимульовані релаксаційні зміни.
3. Вивчити вплив співвідношення компонент на особливості структури різних масштабних рівнів аморфних халькогенідів систем АIV-ВV-ХVI.
4. Дослідити роль основних технологічних факторів у формуванні неоднорідностей структури аморфних халькогенідів.
5. Встановити закономірності впливу структурних неоднорідностей на фазові переходи, стимульовані зміни і релаксаційні процеси в аморфних плівках халькогенідів.
6. Виявити характер впливу структурних неоднорідностей на сегнетоактивність, оптичні втрати, показник заломлення, двопроменезаломлення та атмосферну стійкість елементів пристроїв інтегральної та інфрачервоної оптики на основі аморфних плівок халькогенідів систем АIV-ВV-ХVI.
7. Провести узагальнюючий критичний аналіз одержаних результатів і літературних даних та з’ясувати їх узгодженість.
Поставлені завдання є центральними при вивченні аморфного стану [3, 4, 21-26]. Їх розв’язання вимагало детального аналізу великої кількості нових отриманих експериментальних результатів і теоретичних гіпотез та їх співставлення з відомими узагальнюючими підходами до розгляду структури невпорядкованих систем.
Об’єкт дослідження. Об’єктами для досліджень вибрані тонкі аморфні плівки товщиною від 10 нм до 1 мкм та відколки стекол товщиною 100 200 нм подвійних і потрійних халькогенідних систем As-Se, As-S, Ge-Se, Ga-S, Ga-Se, Ge-As-Se, Ge-Sb-Se, Sn-P-S(Se) та деяких інших речовин. Відібрані халькогенвмісні системи є класичною групою аморфних речовин, що представляють особливий науковий інтерес у силу комбінації в них ряду унікальних фізико-хімічних властивостей [2, 6, 7, 20, 27-30]. Для них також характерне вигідне поєднання різних параметрів, корисне для багатьох практичних застосувань як у масивному, так і у плівковому вигляді.
Предмет дослідження: стохастичні неоднорідності структури на рівнях БП, проміжного порядку (ПП), мезоскопічного упорядкування, наноструктури і мікроструктури.
Методи дослідження. Тонкі плівки осаджувалися методами високочастот-ного розпилення та термічного, дискретного термічного і імпульсного лазерного випаровування. Тонкі зрізи стекол отримані методом ультрамікротомування на пристрої УМТП-5. Структура та її релаксаційні і стимульовані зміни досліджу-вались різними методами просвічуючої електронної мікроскопії (прилади ЭММА-2, ЭМВ-100Б) та електронографії (електронограф ЭМР-100) з визначенням функцій радіального розподілу атомів (ФРРА) та з проведенням модельних розрахунків. Окремі дослідження проводилися на атомносиловому мікроскопі. Хімічний склад зразків та концентрації домішок в них контролювалися методами рентгеноспектрального мікроаналізу (прилад ЭММА-4) і рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (прилад MS-46). Густина плівок для ФРРА вимірювалася методом прямого зважування. Показник заломлення, двопроменезаломлення і оптичні втрати вимірювалися хвилеводним методом.
Наукова новизна одержаних результатів

Список литературы

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розв’язано наукову проблему щодо встановлення загальних закономірностей і механізмів формування стохастичних неоднорідностей структури різного масштабного рівня в аморфних халькогенідах систем АIV-ВV-ХVI та їх впливу на експлуатаційні параметри елементів інтегральної й ІЧ оптики.
1. Вперше експериментально обґрунтовано, що проблеми вивчення структури аморфного стану халькогенідів лежать у різних площинах структурної ієрархії, до яких відносяться такі масштабні рівні: БП; ПП; мезоскопічне упорядкування; наноструктура; мікроструктура. Показано, що на кожному з цих структурних рівнів інтенсивно проявляються різноманітні елементи стохастичної неоднорідності, котрі поділяються на два якісно різні види: дискретні неоднорідності атомної сітки та неоднорідності аморфної матриці як неперервного континууму. Розроблені методичні правила та вимоги, дотримуючись яких можна отримати достовірні результати в дослідженнях неоднорідностей на всіх масштабних рівнях методами електронної мікроскопії та електронографії.
2. Виявлено, що на рівні неперервного континууму в матриці переважаючої більшості аморфних халькогенідів спостерігаються неоднорідності мікроструктури трьох типів: фазові, структурні та неоднорідності внутрішніх механічних напружень.
Фазовооднорідні аморфні халькогеніди за характером неоднорідностей мікроструктури поділяються на такі групи:
§нанонеоднорідні з варіаціями електронномікроскопічного контрасту різного ступеня із характерними розмірами в кілька десятків нанометрів зернистого та лабіринтного типу;
§мікронеоднорідні із хвилеподібною горбисто-доменною мікроструктурою;
§мікронеоднорідні з субструктурними фрагментами різної топології.
Фазовонеоднорідні матеріали теж поділяються на кілька груп:
§об’єкти, котрі містять розділені між собою дві або кілька аморфних фаз одного і того ж хімічного складу;
§фазовооднорідна матриця з локальними включеннями іншої аморфної фази;
§фазовооднорідна матриця з кристалічними включеннями, хімічний склад котрих співпадає або не співпадає зі складом аморфної матриці. Частка кристалічної фази може варіюватися від незначної до переважаючої в об’ємі зразка.
Вперше експериментально встановлено, що загальною тенденцією для аморфних халькогенідів є утворення нанонеоднорідної матриці, яка за характером формування подібна фрактальним і кластерним структурам. Показано, що зміною технологічних параметрів отримання можна створити умови для керування в широких межах ступінню прояву таких структур аж до повного їх зникнення.
3. На дифрактограмах більшості халькогенідів експериментально виявлено присутність ПРДП, який є прямою ознакою наявності в атомній сітці кореляційного ПП. Положення ПРДП знаходиться в діапазоні 10 16 нм-1, а його інтенсивність співрозмірна із інтенсивністю основних піків дифрактограм, що свідчить про наявність кореляцій із характерною для ПП довжиною від 0,45 до 0,7 нм значної частки атомів невпорядкованої сітки. Встановлено, що поява ПРДП, його положення і кореляційний радіус ПП задаються хімічним складом досліджуваних халькогенідів. Вперше виявлено, що інтенсивнісь ПРДП і ступінь прояву ПП аморфних халькогенідів визначаються середнім першим КЧ . В околі = 2,5 відбувається перехід від структур із сильним проявом ПП до структур, в котрих проміжне упорядкування практично зникає. Методами математичного моделювання показано, що реалізація в аморфних халькогенідах мезоскопічного упорядкування та ПП зумовлена формуванням в їх атомній сітці різних мезоскопічних утворень: молекул, кілець, ланцюжків, шарів та інших структурних фрагментів, які задають своєрідну неоднорідну будову атомної сітки халькогенідів із сильним проявом у ній молекулярно-фазової сепарації, кластеризації та фрагментації. При нагріві в тонких, вільних від підкладки свіжоосаджених плівках більшості халькогенідів протікають своєрідні поліаморфні фазові переходи від певного кореляційного ПП до повного проміжного безладдя. Атомний механізм таких перетворень полягає в «розкритті» молекулярних фрагментів та їх ув’язуванні в ланцюжкові і шаруваті неперервні кластери із втратою останніми синфазності у своєму взаємному розташуванні.
4. Запропоновано для повного задання БП аморфних халькогенідів поєднувати з кожним атомом їх невпорядкованої сітки своєї СО. Вперше теоретично розроблено загальний статистично-комбінаторний метод розрахунку ймовірностей реалізації СО в ковалентних аморфних речовинах. Проведені розрахунки для моделей повного хімічного порядку та повного хімічного безладдя систем ВV-XVI показують, що в них можуть реалізуватися більше 20 типів СО при врахуванні лише першої координаційної сфери. Методами математичного моделювання встановлено найкраще узгодження результатів експериментальних досліджень БП аморфних халькогенідів в області перших двох координаційних сфер з моделлю стохастично неоднорідного розподілу в атомній сітці 4 7 різних СО.
5. Вперше показано методичну неточність поділу речовин на структурно упорядковані і розупорядковані тільки за ознакою наявності чи відсутності в них ДП або просторової трансляційної симетрії. Запропоновано більш загальний критерій такого поділу вид БП, який докорінно відрізняється в аморфних та кристалічних твердих тілах і є фундаментальною основою виділення цих двох видів систем у окремі класи та причиною існуючих відмінностей між ними. Кристали характеризуються функціональним детермінованим топологічним БП у розташуванні атомів, що забезпечує реалізацію і детермінованого ДП (або трансляційної періодичності) їх структури. Аморфні тверді тіла володіють лише кореляційним імовірнісним топологічним БП у розташуванні своїх структурних частинок, який в силу своєї імовірнісної природи веде до втрати ДП.
6. Вперше експериментально виявлено суттєвий вплив стохастичних неоднорідностей структури різного масштабного рівня на експлуатаційні параметри елементів інтегральної та інфрачервоної оптики:
§ стохастичні неоднорідності нано- та мікроструктури посилюють процеси деградації оптичних покриттів та планарних хвилеводів із аморфних халькогенідів;
§ встановлено залежність оптичних втрат хвилеводів від середнього першого координаційного числа їх стохастично неоднорідної атомної сітки з досягненням мінімальних втрат при ≈ 2,25;
§ показано, що поєднання анізотропії власної будови шаруватих комплексів пари халькогенідів AsхS(Se)100-х із просторовою анізотропією умов їх конденсації в напрямках паралельному і перпендикулярному площині плівки сприяє формуванню локальних шаруватих анізотропних фрагментів атомної сітки свіжоосаджених плівок в області 10 < x < 30 ат.%. Така анізотропія структури зумовлює появу в конденсатах власного оптичного двопроменезаломлення │Δn│ < 0,03, коли показник заломлення в напрямку площини плівки менший показника в перпендикулярному до неї напрямку;
§ на основі порівняльного аналізу вперше виявлено кореляцію в поведінці реверсивного двопроменезаломлення стабілізованих відпалом аморфних плівок AsхS(Se)100-х з х > 10 ат.% та азобензенвмісних полімерів. Таку кореляцію пояснено існуванням спільної структурної основи виникнення ефектів наведеного двопроменезаломлення в даних матеріалах: неоднорідною атомною сіткою, між полімерними ділянками якої впроваджені окремі молекули, здатні до зворотних просторових структурних трансформацій під дією поляризованого світла;
§ поява в осаджених у відповідних технологічних умовах аморфних плівках Sn2P2(S1-xSex)6 сегнетоелектричних властивостей зумовлена формуванням в неоднорідній атомній сітці ПП на основі мезоскопічних полярних структурних фрагментів, подібних елементам відповідної кристалічної ґратки.

7. У свіжоосаджених плівках всіх халькогенідів експериментально виявлено протікання в післяконденсаційний період інтенсивних спонтанних та стимульованих структурних релаксаційних перетворень. Встановлено, що інтенсивність та механізми релаксації залежать від хімічного складу плівок, характеру їх неоднорідної будови на мезоскопічному рівні, часу та умов зберігання, дії зовнішніх факторів. Показано, що в основі такої релаксації лежать процеси трансформації мезоскопічних фрагментів різного типу в напрямку формування більш стабільної неперервної атомної сітки.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.

Physics and application of disordered materials / Ed. by M.Popescu. Bucharest: JNOE publishing house, 2002. 390 p.

2.

Tanaka K. Chalcogenide glasses // Encyclopedia of materials: science and technology / Ed. by K.H.J.Bushow. Amsterdam: Elsevier Science Ltd, 2001. V.2. P.1123-1132.

3.

Elliott S.R. Physics of amorphous materials. London: Longman Scientific and Technical, 1990. 481 p.

4.

Popescu M.A. Non-crystalline chalcogenides // Solid-state science and technology library. Dordtrecht: Kluwer Аcademic Publishers, 2000. V.8. 378 р.

5

Рентгеноскопічні ефекти в багатошарових періодичних квантових структурах / Кладько В.П., Мачулін В.Ф., Григор’єв Д.О., Прокопенко І.В. К.: Наукова думка, 2006. 287 с.

6.

Popescu M. Disordered chalcogenide optoelectronics materials: Phenomena and applications // J. optoelectronics and advanced materials. 2005. V.7, №4. P. 703-720.

7.

Anderson P.W. Trough the glass lightly. London: Science, 1995. 267 p.

8.

Photo-induced metastability in amorphous semiconductors / Ed. By Kolobov A. Weinheim: Wiley-VCH, 2003. 256 p.

9.

Non-Crystalline Materials for Optoelectronics / Ed. By G.Lukovsky and M.Popescu. Bucharest: INOE publishing house, 2004. V.1. 378 p.

10.

Andriesh A. Chalcogenide glasses as multifunctional photonics materials // J. optoelectronics and advanced materials. 2005. V.7, №6. P.2931-2939.

11.

Bakai A.S. Heterophase fluctuation in glass-forming liquids and random field Ising model // Cond. Mat. Phys. 2000. V.3. P.675 681.

12.

Tohge Noboru, Kanda Kimio, Minami Tsutomu. Electrical and photovoltaic properties of amorphous chalcogenide thin-film p-n junctions // Appl. phys. lett. 1998. V.53, №7. Р.580-582.

13.

Jai Singh, Koichi Shimakawa. Advances in amorphous semiconductors. Paris: Taylor and Francis, 2003. V.5. 336 p.

14.

Contributions to non-crystalline semiconductor physics and to optoelectronics / Ed. by Arthur Buzdugan and Mihai Jovu. Chisinau: Academic press, 2003. 248 p.

15.

Рубіш В.М. Структура і властивості модифікованих некристалічних халькогенідів миш’яку та сурми : Автореф.дис. на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук / Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України. К.,2007. 32 с.

16.

Handbook of Advanced Electronic and Photonic Materials and Devices / Ed. by H.S.Nalwa. New York: Academ. Press, 2001. V.5. 432 р.

17.

Вплив НВЧ і лазерного випромінювань на параметри напівпровідникових структур / Бєляєв О.Є., Венгер Є.Ф., Єрмолович І.Б., Прокопенко І.В. К.: Інтас, 2002. 189 с.

18.

Бакай А.С., Михайловский И.М., Мазилова Т.И. Полевая эмиссионная микроскопия кластерной и субкластерной структуры объемного металлического стекла Zr-Ti-Cu-Ni-Be // ФНТ. 2002. Т. 28, № 4. С.400405.

19.

Soni N.C., Prasad Ram, Mohen Ashok. Comparison of diffraction techniques for characterization of amorphous materials // Amorphous Mater. Proc. Symp. Bombay. 1983. №S-1. Р. 409-419.

20.

Фельц А. Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела: Пер. с нем. М.: Мир, 1986. 558 с.

21.

Куницький Ю.А., Купина Я.І. Електронна мікроскопія: навчальний посібник. Київ: Либідь, 1998. 392с.

22.

Luksha O.V., Borkach E.I., Ivanytsky V.P. Structural-technological modification of As2S3 glasses // Journal of optoelectronics and Advanced Materials. 2002. V.4, №1. Р.45-50.

23.

Иваницкий В.П., Сабов В.И. Анализ фундаментальных основ электронографического метода функций радиального распределения атомов сложных аморфных веществ // Thin films in optics and electronics: Proc. 14th International Symposium. Kharkov scientific assembly, April, 22-27, 2002. Kharkov. 2002. P.216-220.

24.

Kryshenik V.M., Ivanitsky V.P., Kovtunenko V.S. Irreversible relaxation transformation in amorphous chalcogenides // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2005. V.7, №6. P.2953-2962.

25.

Металлические стекла. Ионная структура, электронный перенос и кристаллизация / Пер. с анг. М.: Мир, 1983. 438с.

26.

Блинов Л.Н., Бальмаков М.Д., Почепцова Н.С. Структурные модификации вещества и стеклообразование // Письма в ЖТФ. 1988. Т.14, №1. С. 86-89.

27.

Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических телах: В 2 томах / Пер. с англ. М.: Мир, 1982. Т.1. С.423.

28.

Борисова З.У. Химия стеклообразных полупроводников. Л.: изд-во ЛГУ, 1972. 247 с.

29.

Захаров В.П., Герасименко B.C. Структурные особенности полупроводников в аморфном состоянии. Киев: Наукова думка, 1976. 280 с.

30.

Свечников С.В., Химинец В.В., Довгошей Н.И Сложные некристаллические халькогениды и халькогалогениды и их применение в оптоэлектронике. Киев: Наукова думка, 1992. 296 с.

31.

Мазурин О.В., Боровинский С.В. Еще раз о терминологии по стеклу // Химия и технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов. Л.: ЛГУ, 1989. С. 229-236.

32.

Stimulated relaxation transformation in amorphous chalcogenide films / Kryshenik V.M., Ivanitsky V.P., Kovtunenko V.S., Baran N.Y. // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2006. V.8, №5. Р.1806-1813.

33.

Влияние метода и условий получения на структуру и оптические свойства пленок фторида стронция / Иваницкий В.П., Заячковский М.П., Фирцак Ю.Ю., Тарнай А.А., Капраль В.М. // УФЖ. 1989. Т.34, №1. С.57-62.

34.

Šestak J. Some thermodynamic aspects of the glassy state // Thermochim acta. 1985. V.95, №2. P. 459-471.

35.

Бродский М.Х. Комбинационное рассеяние света в аморфных полупроводниках // Рассеяние света в твердых телах / Пер. с анг. М.: Мир, 1979. C. 239-289.

36.

Mackay Alan Z. Quasi-crystals and amorphous materials // J. Non-Cryst. Solids. 1987. V.97-98. P. 55-62.

37.

Вест А.М. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2 т. М.: Мир, 1988. Т.1. 558 с.

38.

Мазурин О.В. Стеклование. Л.: Наука, 1986. 158 с.

39.

Курмышев Е.В., Сисакян И.Н., Шарамбеян М.С. Релаксационная модель стеклования. М.: 1985. 23 с. (Препринт / ИОФАН; №187).

40.

Шварц К.К. Физика оптической записи в диэлектриках и полупроводниках. Рига: Зинатне, 1986. 322 с.

41.

Бродски М. Введение // Аморфные полупроводники. М.: Мир. 1982. C.9-17.

42.

Физика твердого тела: Энциклопедический словарь / Гл. ред. В.Г.Барьяхтар. Киев: Наукова думка, 1995. С.42.

43.

Іваницький В.П., Рябощук М.М., Сабов В.І. «Нульове» розсіювання в електронографії // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. 2007. Т.5, №1. 203-210.

44.

Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. М.: Высшая школа, 1982. 528 с.

45.

Шпак А.П., Куницкий Ю.А., Лысов В.И. Кластерные и нанокластерные материалы. Киев: Академпериодика, 2002. 539с.

46.

Donth E. The glass transition. Berlin: Springer, 2001. 347p.

47.

Kryshenik V.M., Mikla V.I., Ivanitsky V.P. Evidence for self-organization phenomenon in as-evaporated amorphous chalcogenide films // J. of Optoelectronics and Advanced Materials. 2004. V.6. №2. P. 429-440.

48.

Шпак А.П., Мельник А.Б. Микронеоднородное строение неупорядоченных металлических систем. Киев: Академпериодика, 2005. 322с.

49.

Дифрактометрия наноизомерных дефектов и гетерослоев кристаллов / Молодкин В.Б., Низкова А.И., Шпак А.П., Мачулин В.Ф, Кладько В.П., Прокопенко И.В. и др. К.: Академпериодика, 2005. 364 с.

50.

Физика твердого тела: Энциклопедический словарь / Гл. ред. В.Г.Барьяхтар. Киев: Наукова думка, 1995. С.205-206.

51.

Фотовольтаический эффект в пленках As2S3<Al> с изменяющейся пространственной неоднородностью / Попович И.И., Лукша О.В., Миголинец И.М., Иваницкий В.П., Шаркань Й.П., Туряница И.Д. // Письма в ЖТФ. 1989. Т.15, Вып.20. С.64-67.

52.

Zakshminarayan K.N., Srivastava K.K., Amorphous semiconductors materials of the future // ZETE Techn. Rev. 1985. V.2. №4. P. 88-93.

53.

Dembovsky S.A., Chechetkina E.A. Glassy state clarified through chemical bonds and their defects // J. Non-Cryst. Solids. 1986. V.85. №3. P.346-357.

54.

Бондарь В.В. Некоторые вопросы некристаллического твердого состояния. М., 1980. 17 c. Деп. в ВИНИТИ, №3750.

55.

Доув Д.Б. Электронно-дифракционный анализ локального атомного упорядочения в аморфных пленках // Физика тонких пленок. Современное состояние исследований и техническое применение, Т.7. М.: Мир, 1977. С. 7-51.

56.

Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1984. 115 с.

57.

Минаев В.С. Стеклообразование в халькогенидных полупроводниковых системах // Обзоры по электронной технике (Серия «Материалы»). М.: ЦНИИ «Электроника». 1983. №7 (980). 34 с.

58.

Радиационно-стимулированные изменения электрофизических свойств и структуры аморфных слоев Ge-Sb-Se / Калинич С.И., Иваницкий В.П., Химинец В.В., Довгошей Н.И. // Поверхность (физика, химия, механика).1984. №12. С.100-103.

59.

Соединения переменного состава / Под ред. Б.Ф.Ормонта. Л.: Химия, 1969. 520 с.

60.

Гончаров А.Ф. Наблюдение аморфной фазы углерода при давлениях выше 23 ГПа. // Письма в ЖЭТФ. 1990. Т.51, №7. С.368-370.

61.

Мюллер Р.Л. Химия твердого тела и стеклообразное состояние // Химия твердого тела. Л.: ЛГУ, 1965. С.9-63.

62.

Займан Дж. Модели беспорядка. Теоретическая физика однородно неупорядоченных систем. М.: Мир, 1982. 591с.

63.

Закис Ю.Р. Дефекты и флуктуации структуры в стеклообразных системах. Физика и химия стекла. 1989. Т.15, №2. С.289-292.

64.

Карери Джорджо. Порядок и беспорядок в структуре материи. М.: Мир, 1985. 228 с.

65.

Стишов С.М. Энтропия, беспорядок, плавление // Успехи физических наук. 1988. Т.54, №1. С. 93-122.

66.

Попов А.И. Аморфное и стеклообразное состояние твердого тела // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1981. Т.17, №8. С.1402-1406.

67.

Дутчак Я.И. Рентгенография жидких металлов. Львов.: Из-во при ЛГУ «Вища школа», 1977.162 с.

68.

Tanaka Hajime. Two-order-parameter model of the liguid-glass transition. I. Relation between glass transition and crystallization // J. non-crystalline solids. 2005. V.351. P.3371-3384.

69.

Tanaka Hajime. Two-order-parameter model of the liguid-glass transition. II. Structural relaxation and dynamic heterogenity // J. non-crystalline solids. 2005. V.351. P. 3385-3395.

70.

Tanaka Hajime. Two-order-parameter model of the liguid-glass transition. III. Universal patterns of relaxations in glass-forming liquids // J. non-crystalline solids. 2005. V.351. P. 3396-3413.

71.

Структура багатокомпонентних халькогенідних склоподібних напівпровідників / Боркач Є.І., Іваницький В.П., Лукша О.В., та ін. Деп. в УкрДРНТІ №38-Ук99. 1999. 22с.

72.

Ерофеев Р.С. Химическая связь и тепловое расширение веществ // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1991. Т.27, №3. С.501-505.

73.

Lubchenko V., Wolynes P.G. Theory of structural glasses and supercooled liquids // Cond-mat. 2006. №0607349. P.1-17.

74.

Лихачев В.А., Михайлин А.И., Шудегов В.Е. Строение стекол // Моделирование в механике. Новосибирск, 1987. Т.1, №3. С.105-130.

75.

Марьян М.М., Процеси самоорганізації та формування дисипативних структур в некристалічних матеріалах: Автореферат на здобуття наукового ступеня доктора фіз..-мат. наук. Львів, інститут фізики конденсованих систем, 2005. 29c.

76.

Bagmut A.G. Structure formation at the laser sputtering of targets of IVaVIa subgroup elements // Functional Materials. 2001. V.8, №2. P. 361 368.

77.

Кононов В.П. Технология получения тонких пленок. Красноярск, 1985. 47 с. (Препр. / Институт физики СО АН СССР, №325).