Радіаційно-індуковане фізичне старіння склуватих селенідів миш'яку

Abstract

Thesis is devoted to the investigation of γ-induced physical ageing of vitreous arsenic selenides in the wide glass-forming region with the aim to stabilize and purposefully modify their physical properties for IR device applications. It is shown that γ-radiation influence on the physical ageing of AsxSe1-x ChVS consists of the γ-induced physical ageing effect within γ-radiation field and post-irradiation natural physical ageing effect, which depends on the previous isothermal exposure duration. Compositional ranges of these effects are determined. Physical ageing processes are phenomenologically described in the frameworks of configurationally-coordinate diagram. Possibilities for stabilization and purposeful modification of the exploitation parameters by irradiation are shown for binary As-Se ChVS.Диссертация посвящена исследованию γ-индуцированного физического старения стеклообразных селенидов мышьяка в широком диапазоне составов с целью стабилизации и направленной модификации их физических свойств для приборных применений в ИК технике. Определены композиционные границы эффектов природного физического старения в ХСП системы AsxSe1-x. Показано, что данные эффекты проявляются как кратковременное (для стекол с x<0.3, предварительно состаренных на протяжении нескольких месяцев) и долговременное (для стекол с x<0.4, предварительно состаренных на протяжении десятка лет) физическое старение. Установлено, что окно реверсивности свойств в ХСП системы AsxSe1-x существует только в случае кратковременного старения, которое обусловлено процессами структурной релаксации цепеобразных Se-обогащенных комплексов Sen для n³3. Долговременное физическое старение проявляется во всех Se-обогащенных составах ХСП системы AsxSe1-x с x<0.4, которые характеризуются недокоординированной сеточной структурой со средним числом ограничений степеней свободы на один атом формульной единицы меньше 3. Показано, что в зависимости от времени предварительной изотермической выдержки исследуемых образцов ХСП системы AsxSe1-x влияние γ-облучения на процессы физического старения в них проявляется как эффекты γ-индуцированного физического старения непосредственно в поле радиации и послерадиационного природного физического старения в нормальных условиях. Установлено, что эффекты γ-индуцированного физического старения в Se-обогащенных ХСП системы AsxSe1-x (x<0.3), аналогично как и кратковременного природного физического старения, обусловлены уплотнением атомной структуры, что проявляется в повышении температуры размягчения и увеличении площади эндотермического пика в области перехода стекло-переохлажденная жидкость. Эти эффекты характерны только для свежеприготовленных и кратковременно-состаренных образцов. Показано, что g-облучение долговременно-состаренных ХСП системы AsxSe1-x активирует в них только дополнительное послерадиационное природное физическое старение. При дополнительном послерадиационном природном физическом старении в ХСП эвтектического состава As0.2Se0.8 появляется двойной пик релаксации, обусловленный возможным g-индуцированным фазовым разделением стеклообразующих структурных фрагментов матрицы. Феноменологически описано процессы природного и γ- индуцированного физического старения в рамках конфигурационно-координатной диаграммы, которая включает систему многоямных потенциалов основного структурного состояния ХСП и температурно-индуцированных переходов между ними с возможностью активации вертикальных радиационно-индуцированных возмущений с последующей их релаксацией в более термодинамически равновесное состояние. Продемонстрировано возможность целенаправленной модификации и стабилизации эксплуатационных параметров ХСП бинарной системы As-Se под воздействием радиационного облучения с целью получения стабильных стекол для приборных применений в ИК технике. Дисертація присвячена дослідженню γ-індукованого фізичного старіння склуватих селенідів миш’яку в широкому діапазоні складів з метою стабілізації та направленої модифікації їх фізичних властивостей для приладних застосувань в ІЧ техніці. Показано, що в залежності від часу попередньої ізотермічної витримки досліджуваних зразків ХСН системи AsxSe1-x вплив γ-опромінення проявляється як ефект γ-індукованого фізичного старіння безпосередньо в полі радіації та післярадіаційного природного фізичного старіння. Встановлено композиційні межі прояву цих ефектів та описано їх феноменологічно в рамках конфігураційно-координатної діаграми. Обґрунтовано можливість цілеспрямованої модифікації та стабілізації експлуатаційних параметрів ХСН бінарної системи As-Se під дією радіаційного опромінення.