Фазовые превращения аморфных полупроводников Zn-Sb и Al-Ge при высоких давлениях
Диссертация
Т-Р диаграмма фазовых превращений между метастабильными и равновесными фазами была построена также для исходно аморфного сплава Al32Ge68. Интересной особенностью системы Al-Ge является образование полупроводниковой аморфной фазы при отсутствии равновесных полупроводниковых кристаллических фаз. Структура и физические свойства аморфной фазы A^Gees ранее не изучались. Было даже неясно, образуют ли… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ТВЕРДОФАЗНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ДРУГИЕ НЕТРАДИЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНОГО СОСТОЯНИЯ
- 1. 1. Механическая обработка
- 1. 2. Облучение, ионная имплантация и перемешивание
- 1. 3. Переход кристалл — аморфное вещество при диффузии
- 1. 4. Спонтанная аморфизация сплавов на основе титана
- 1. 5. Закалка под давлением из жидкой фазы и при воздействии волн
- 1. 6. Сравнение физических свойств аморфных веществ, полученных различными методами
- 1. 7. Аморфизация, вызванная воздействием высокого давления
- 1. 7. 1. Аморфизация льда
- 1. 7. 2. Фазовые превращения под давлением в аморфных полупроводниках
- 2. 1. Аппаратура высокого давления
- 2. 1. 1. Гидростатическая камера
- 2. 1. 2. Измерение давления, температуры и электросопротивления в гидростатических камерах
- 2. 1. 3. Квазигидростатическая камера
- 2. 1. 4. Измерение температуры, давления и электросопротивления в квазигидростатических камерах
- 2. 2. Приготовление образцов
- 2. 2. 1. Приготовление исходных сплавов
- 2. 2. 2. Аморфизация образцов
- 2. 3. Рентгеноструктурный анализ
- 2. 4. Нейтронографические исследования
- 3. 1. Превращения с участием кристаллических фаз
- 3. 2. Переход I рода между аморфными фазами
- 3. 2. 1. Синхротронные исследования перехода между двумя аморфными состояниями Zn4iSb5,
- 3. 2. 2. Термодинамическая модель для описания фазовых равновесий в аморфном состоянии
- 4. 1. Фазовая Т-Р диаграмма аморфного сплава Al32Ge
- 4. 2. Нейтронно-дифрактометрическое и синхротронное исследование фаз высокого давления в системе Al-Ge
- 4. 3. Изучение структуры аморфного полупроводника Al32Ge68 методом нейтронной дифракции
- 4. 4. Транспортные свойства аморфного полупроводника Al32Ge
Список литературы
- Mishima О., Calvert L.D., Whalley Е. «Melting ice» at 77 К and 10 kbar: A new method of making amorphous solids //Nature.-1984.-V.310.- P.393−398.
- Barkalov O.I., Belash I.T., Degtyareva V.F. and Ponyatovsky E.G. Crystalline and amorphous states of Al-Ge alloys after application of high pressures // Sov. Phys. Solid State -1987.-V.29.-P. 1138.
- Roy R. Classification of non-crystalline solids. //J.Non-cryst. Solids.-1970.-V.3. No.l.-P.33−40.
- Secrist D.R., Mackenzie J.D. Modem Aspects of the Vitreous State.-V.3.-1956.-P.149−157.
- Weeber A. W., Bakker M. Amorphization by ball milling, A review. //Physica В. 1988. V.153. No.l. P.93−135.
- Hellstern E., Schultz L. Amorphization of transition metal Zr alloys by mechanical alloying.//Appl.Phys.Lett.-1986.-V.48.-No.2.-P.124−126.
- Schwarz R.B., Petrich R.R., Saw S.K. Dense random packed model of amorphous Co55Zr45 influence on the heat of mixing. //J.Non-Cryst.Solids-1985.-V.75.-NO.2.-P.355−360.
- Minnigerode G., Samwer K., Regenbrecht A. in: NATO ASI on Amorphous and Liquid Materials (eds. E. Luscher, G. Fritsch, and G. Jacucci).-1987.-732p.
- Ермаков A.E., Баринов B.A., Юрчиков E.E. Магнитные свойства порошков сплавов системы Y-Co, полученных механическим измельчением. //ФММ.-1982.-T.54.-No.5-C.935−941.
- Ермаков А.Е., Юрчиков Е. Е., Баринов В. А. Изменение магнитных свойств порошков сплавов системы Gd-Co при их аморфизации путем измельчения. /ADMM.-1981.-T.52.-No. бб.-c.l 184−1193.
- Buslhow K.H.J. Short-range order and thermal stability in amorphous alloys. //J.Phys.P.-1984.-V.14.-No.3.-P.593−605.
- Weeber A.W. Application of the Miedema model to formation of enthalpies and crystallization temperatures of amorphous alloys. //J.Phys.F.-1987.-V.17- No.4. P.809−813.
- Weeber A.W., Bakker H., de Boer F.R. Formation of Ni-Zr amorphous powder by ball milling. //Europhys.Lett.-1986.-V.2.-No.ll.-p.445−451.
- Schwarz R.B., Johnson W.L. Formation of an amorphous alloy by solid-state reaction of the pure polycrystalline metals. //Phys. Rev.Lett.-1983.-7.51-.No.5.-P .415−419.
- Loeff P.I., Bakker H. Amorphous gold-lanthanum alloy prepared by ball milling. //Scripta metall.-1988.-V.22.-No.3.-P.401−404.
- Politis C., Johnson W.L. Preparation of amorphous Tii. xCux by mechanical alloying. //J.Appl.Phys.-1986.-V.60.-NO.3.-P.1147−1151.
- Schrader R., Dusdorf W. Die mechanische Aktivierung von Quartz. //Krist.Techn.-1966.-B.l.-S.59−75.
- Schrader R., Wissing R., Kobosch H. Untersuchung von mechanische aktivierten Kontakten. //Z.anorg.allgem.Chem.-1965.-B.305.-No.3.-S. 191−201.
- Yoland IL, Schrader R., Schneider H. Elektronensplnresonance in mechanisch aktivierten Festkorpern. //Z.anorg. allgem.Chem.-1969.-B.368.-No.5−6.-S.317−324.
- Schrader R., Tezner G., Gund H. Die mechanische Aktivierung von Kobaltpulver zum Kontakt. //Z.anorg.Allgem.CShem.-1966.-B.342.-No.6.-S.212−229.
- Simon I. Short-range order of vltrous silica formed by neutron irradiation. //J. Amer.Ceram.Soc .-1957.-V.40.-No. 1 .-P. 150−159.
- Grant W.A., Ali A. Chadderton L.T., Grundy P.J. Rapidly quenched metals III (eds. B. Cantor). Metals Society-L.-1987−517p.
- Sigmund P., Gras A. Amorphization induced by ion implantation. //Nucl.Instrum.Methods.-1981 .-V. 182−183.-No. 1.-P.25−39.
- Saunders N., Midownik P. Polymorphous phase diagram of Zr-Co alloys. //J. Mater. Res.-1986.-V.l.-No.l.-P. 38−49.
- Linker G. Strain-induced amorphization of niobium by boron implantation. //Solid State Commun.-1986.-V.57.-No.9.-P.773−776.
- Samwer K. Amorphization in solid metallic systems. //Phys.Rpts.-1988.-V.161. No.l.-P.l-41.
- Paine B., Averback R. Ion beam mixing: Basic experiments. //Nucl.Instrum.Methods B. -1985.-V.7/8 .-Pt.2.-P.666−675.
- Cheng Y.T., Johnson W.L., Nicolet M.A. Phase transition during the irradiation of multilayer films. //Mater.Res.Soc. Symp.Proc.-1985.-V.37.-No.3.-P.565−574.
- Johnson W.L., Cheng Y.T., van Rossum M., Nicolet M.A. When is thermodynamics relevant to ion-induced atomic rearrangements in metals? //Nucl.Instrum.Methods B.-1985.-V.7/8.-Pt.2. P.657−666.
- Massalski T.B. Amorphous Metals and Semiconductors (eds. P. Haason, R. Jaffe). Pergamon Press, Oxford.-1986.-178 p.
- Yeh X.L., Samwer K., Johnson W.L. Formation of amosphous metallic hydride by reaction of hydrogen with crystalline metallic compounds. //Appl.Phys.Lett.-1983.-V.42.-N0.3.-P.242−244.
- Christian J.W. The Theory of Transformations in Metals and Alloys. Pergamon Press, Oxford. 1975. -525p.
- Johnson W.L., Fecht M.J. Mechanisms of instability in crystalline alloys with respect to vitrification. //J.Less-Comm.Metals.- 1988.-V.145 (compl.).-P.63−80.
- Schwarz R.B., Johnson W.L. Formation of amorphous alloy by solid-state reaction of the pure polycrystalline metals. //Phys.Rev.Lett.-1983.-V.51.-No.5.-P.415−418.
- Schwarz R.B., Johnson W.L. Remark on solid state amorphizing transformations. //J.Less-Comm. Met.-1988.-V. 140 (compl.).-P.l-6.
- Hood G.M., Schultz R.J. Tracer diffusion in a-Zr. //Acta metall.-1974.-V.22.-No.4.-p.459−464.
- Meng W.J., Nich C.W., Johnson W.L. Maximum thickness of amorphous Ni-Zr interlayers formed by a solid-state reaction technique. //Appl.Phys.Lett.-1987.-V.51.-No.21.-P. 1693−1698.
- Altounian Z., Schank R., Storm-Olsen J. Crystallization characteristics of Co-Zr metallic glasses from Co52Zr48 to Co2oZr80 //J.Appl.Phys.-1985.-V.58.-No.3.-P.1192−1195.
- Pampus K., Bottiger J., Trop B., Schroder H. Metastable phase equilibrium during solid state amorphization reaction of Zr-Co layers. //Phys. Rev. B.-1987.-V.35.-NO.13.-P.7010−7014.
- Sohroder H., Samwer K., Koster U. Mioromechanism of metallic glass formation by solid state reactions. //Phys.Rev.Lett.-1985.-V.54.-No.3.-P.197−200.
- Cheng V.T., Johnson W.L., Nicolet M.-A. Amorphization by reaction of Ni, Co and Zr layers. //Appl.Phys.Lett.-1985.-V.47.-No.9.-P.800−805.
- Pampus K., Samwer K., Bottiger J. Amorphization by solid state reaction of a Ni single crystal and Zr. //Europhys.Lett.-1987.-V.3.-No.5.-P.581−585.
- Blater A., Almen M., Baltzer N. Spontaneous vitrification in Cr-Ti bulk alloys. //J.Appl.Phys.-1987.-V.62.-No.l.-P.276−280.
- Blater A., Almen M. Reversible amorphization in laser-quenched titanium alloys. //Phys.Rev.Lett.-1985.-V.54.-No.l9.-P.2103−2107.
- Almen M., Huber E., Blater A., Affolter K. Solid state amorphization of Ti7oCr3o alloy sputtered onto the tungsten substrate. //Int.J.Rapid Silidification.-1984−85. V.l.-No.l.-P.15−23
- Blater A., Koch N., Kambli U., The process of spontaneous vitrification evaluated by scanning calorimetry. //J.Less-Comm.Met.-1988.-V.145 (compl.)-P.81−88.
- Greer A.R. The solidification of inverse melting. //J.Less-Conn. Met.-1988.-V.140 (compl.).-P.327−334.
- Dubey K.S., Ramachandrarao R. On the free energy change accompanying crystallization of undercooled melts. //Acta metall.-1984.-V.32.-No.l.-P.91−96.
- Sakata U., Cowlam N., Davies H.A. Chemical short-range order in liquid and amorphous Cu66Ti34 alloys. //J.Phys.F.-1981.-V.l l.-No.7.-P.157−162.
- Бражкин B.B., Попова C.B. Рентгеноаморфные сплавы системы медь-олово, полученные закалкой расплава при высоком давлении. //Металлофизика.* 1985.-T.7.-N0.3.-C. 103−104.
- Ларчев В.И., Мельник Н. Н., Попова С. В. и др. Влияние высокого давления на разупорядоченные структуры тетраэдрических полупроводников при закалке из расплава. //Труды Физического Ин-та им. Лебедева. 1985. Т.5. No. l С.7−10.
- Aleksandrova М.М., Blank V.D., Larchev V.I. et al. Transition temperature and heat of crystallization of amorphous bulk gallium antlmonide obtained by rapid quenching from the melt at high pressure. //Phys.stat.sol. (a).-1985.-V.91.-No.4.-P.K5-K8.
- Fan J.C.C., Anderson C.H. Transition temperatures and heats of crystallization of amorphous Ge and Si andGe2xSix alloys determined by scanning calorimetry. //J.Appl.Phys.-1981.-V.52.-No.6.-P.4003−4006.
- De Carli P. S., Jamieson J.C. Formation of an amorphous form of quartz under shock conditions. //J.Chem.Phys.-1959.-V.31.-P.1675−1676.
- Schultz L. Rapidly Quenched Metals 5 (eds. S. Steeb, H. Warlimont) North-Holland, Amsterdam. 1985. -1585p.
- Cotts E. Meng W., Johnson W.L. Calorimetric study of amorphization in planar, binary, multilayer, thin film diffusion couples of Ni and Zr. //Phys.Rev.Lett.-1986.-Y.57.-No. 18.-P.2295−2298.
- McDonald T.R.R., Sard R. Gregory E. Retention of GaSb (II) at low temepratiires and one atmosphere pressure. //J.Appl.Phys.-1965.-V.36.-No.4.-P.1498−1499.
- Миколайчик А.Ж., Дутчак Я. Я. // Кристаллография.-1964.- Т.9.- С. 106−110.
- Belash I.T., Ponyatovsky E.G. Phase transformation in the Zn-Sb system at pressures up to 90 kbar. //High Temp.-High Pressures.-1975.-V.7.-No.5.-P, 523−526.
- Belash I.T., Ponyatovsky E.G. Phase transformations in alloys of cadmium and zinc with antimony at high pressures. 2. The Zn-Sb system. //High Temp.-High Pressures.-1977.-V.9.-No.6.-P.645−650.
- Ghocmley G.A., Hochandel C.J. //Science.-1971.-V.171.-P.62−70.
- Whalley E. Amorphlzation of ice Ih by pressure at 77 K. //J. Less-Com.Met. 1988.-V.140.-P.361−373.
- Klug D.D., Handa Y.P., Tse J.S., Whalley E. Transformation of ice VIII to amorphous ice by 'melting' at low temperature. //J. Chem.Phys.-1989.-V.90.-No.4.-P.2390−2392.
- Балагуров A.M., Баркалов О. И., Колесников А. И., Миронова Г. М., Понятовский Е. Г., Синицын В. В., Федотов В. К. Нейтронографическое исследование фазовых превращений метастабильного льда высокого давления VIII//Письма в ЖЭТФ. 1991.-Т. 53.-Вып. 1.-С. 30−33.
- Shinomura О., Minomura S., Sakai N. and Asaumi К. Pressure-induced semiconductor-metal transitions in amorphous Si and Ge. //Phil. Mag.-1974.-V.29.-P.547−555.
- Shinomura O., Asaumi K., Minomura S., Sakai N. Pressure-induced semiconductor-metal transitions in amorphous InSb. //Phil. Mag.-1976.- V.34.-P.839−844.
- Asaumi K., Shimomura O., Minomura S. Pressure-induced semiconductor-metal transitions in amorphous GaSb. //J. Phys.Soc.Jpn.-1976.- V.41.-P.1630−1634.
- Freund J., Ingalls R., Crozier E.D. An Extended X-ray Absorption Fine Structure
- Study of Amorphous Germanium under High Pressure //J. Phys. Chem.- 1990.-V.94.-No.3.-P. 1087−1090
- Tamura K., Fukushima J., Endo H. //J. Phys. Society .-1974.-V.36.-No.2.-P.558−564.
- Sakai N., Fritzsche H. Semiconductor-metal and superconducting transitions induced by pressure in amorphous As2Te3 // Phys. Rev. B.-1977.-V.15.-No.2.-P.973−978.
- Tanaka K. Structural studies of amorphous Se under pressure. //Physical Review B.-1990.-V.42.-No. 17.-P.245−251
- Asokan S., Parthasarathi G., Gopal E.S.R. //J. Phil. Mag. B.-1987.-V.57.-No.l.-P.49−60.
- Tamura K., Mushiage M., Endo H. Semiconductor-metal tranzition and structural modification in amorphous Se-Te mixtures under high pressure. //Solid State Physics under Pressure.- Terra Scientific Publishing Company,-1985.-P.291−296.
- Brazhkin V.V., Lyapin A.G., Popova S.V., Kalyaeva N. V Preparation of a new class of semiconductors: bulk amorphous tetrahedral solid solutions Gei x (GaSb)x. //J. Mater. Science.-1995.-V.30.-P.443−446.
- Brazhkin V.V., Lyapin A.G., Popova S.V. Voloshin R.N. Nonequilibrium phase transitions and amorphization in Si, Si/GaAs, Ge and Ge/GaSb at the decompression of high pressure phases. //Phys.Rev.B.-1995.-V.51.-No.l2.-P.7549−7554.
- O.I. Barkalov, A.I. Kolesnikov, E.G. Ponyatovsky, U. Dahlborg, R. Delaplane, and A. Wannberg. Neutron diffraction study of bulk amorphous Zn4iSb59 //J. Non-Crystalline Solids-V. 176−1994-P.263−268.
- Дегтярева В.Ф., Бдикин И. К., Хасанов С. С. Кристаллическое и аморфное состояния в сплавах Zn-Sb и Cd-Sb при высоком давлении. // ФТТ.-1997.-T.39.-No.9.-C. 1509−1512.
- Koester, L., Rauch, Н. and Seymann, Е. (1991). Atomic Data and Nuclear Data Tables, 49, 65.
- Hansen M. and Anderko, K. //Constitution of Binary Alloys -McGraw-Hill, New York-1958.
- Аптекарь И.Л., Понятовский Е. Г. К теории изоморфного фазового превращения и критического перехода церия. // Доклады Академии Наук СССР.-1967.-Т.173, — С.851−856.
- Rapoport Е. // J. Chem. Phys.-1967.-V.46.-P.2891−2896.
- Аптекарь И.Л., Понятовский Е. Г. К теории фазовой диаграммы церия. // ФММ.-1968.-Т.25.-С.777−783.
- Аптекарь И.Л., Понятовский Е. Г. К теории фазовой диаграммы церия. // ФММ.-1968.-Т.25.- С. 1049- 1055.
- Корсунская И.А., Каменецкая Д. С., Аптекарь И. Л. Применение модели двух уровней к расчету фазовой Т-Р диаграммы углерода. // Доклады Академии Наук СССР.- 1972.-Т.204.-С.909−915.
- Кутсар А.Р. Расчет диаграмм состояния германия и кремния //ФММ.-1975.-Т.40.-С.787−794.
- Понятовский Е.Г., Синицын В. В., Позднякова Т. А. Вторая критическая точка и низкотемпературные аномалии физических свойств воды. //Письма в ЖЭТФ.-1994.-Т.60.-С.360−367.
- Ponyatovsky E.G., Pozdnyakova Т.А. The Т-Р phase diagrams of amorphous GaSb, InSb and InAs. //J. Non-Cryst. Solids.-1995.-V.188.-P. 153−160.
- Ponyatovsky E.G., Belash I.T. and Barkalov O.I. Pressure-induced amorphous phases//J. Non-Crystalline Solids.-1990.-V.117/118.-P.679−687.
- Ramachandrarao P., Scott M.G. and Chadwick G.A. //Philos. Mag.-V.25−1972.-P.961
- Kaufman M.J. and Fraser H.L. Characterization of metastable crystalline phases in the Al-Ge alloy system. //Actametall.- 1985.-V.33-No.2-P. 191−203
- Degtyareva V.F., Porsch F., Ponyatovsky E.G., Holzapfel W.F. Structural investigations of the amorphous alloy Al3oGe7o under high pressure. //Phys.Rev.B-V.53−1996.-No.l3-P.8337−9339
- Dahlborg U., Calvo-Dahlborg M., Kolesnikov A.I., Barkalov O.I., Antonov V.E., Ponyatovsky E.G. Bulk amorphous Zn4iSb59 and GaSb studied by neutron diffraction // Materials Science and Engineering A. 1997.-V. 226−228.-P.448−452.
- Calvo-Dahlborg ML, Dahlborg U., Barkalov O.I., Kolesnikov A.I., Ponyatovsky E.G., Hannon A.C. Neutron scattering study of bulk amorphous GaSb // Journal of Non-Crystalline Solids.-1999.-V. 244.-P. 250−259.
- Bdland B. and Whapham S. (eds) 1992. ISIS Experimental Facilities, Rutherford Appleton Laboratory.
- Soper A.K., Howells W.S. and Hannon A.C. ATLAS Analysis of time-of-flight diffraction data from liquid and amorphous samples. //Rutherford-Appleton Laboratory, UK, 1989.
- Ashcroft N.W. and Langreth D.C. Structure of Binary Liquid Mixtures. II. Resistivity of Alloys and the Ion-Ion Interaction //Phys. Rev.-1967.-V.159-P.500−510.
- Mc.Greevy R.L. and Pustai L. //Mol. Simul. 1988 1 359
- Keen D.A. and Mc. Greevy R.L. //Nature (London)-1990−344-P.423
- Kugler S., Pusztai L., Rosta L., Chieux P. and Bellissent R. Structure of evaporated pure amorphous silicon: Neutron-diffraction and reverse Monte Carlo investigations//Phys. Rev. B.-1993.-V.48-P.7685−7688.
- Gereben O. and Pusztai L. Structure of amorphous semiconductors: Reverse Monte Carlo studies on a-C, a-Si, and a-Ge. //Phys. Rev. B.-1994.-V.50-P.14 136−14 143.
- Walters J.K. and Newport R.J. Walters J.K. and Newport R.J. Reverse Monte Carlo modeling of amorphous germanium//Phys. Rev. B.-1996.-V.53-P.2405−2410.
- Gilkes K.W.R., Gaskell P.H. and Robertson J. Comparison of neutron-scattering data for tetrahedral amorphous carbon with structural models. //Phys. Rev. B.-1995.-V.51-P. 12 303−12 312.
- Walters J.K., Gilkes K.W.R., Wicks J.D. and Newport R.J. Progress in modeling the chemical bonding in tetrahedral amorphous carbon //Phys. Rev. B.-1998.-V.58-P.8267−8276.
- O’Malley B., Snook I. and Mc. Culloch D. Reverse Monte Carlo analysis of the structure of glassy carbon using electron-microscopy data. //Phys. Rev. B.-1998.-V.57-P. 14 148−14 157.
- Etherington G., Wright A.C., Wenzel J.T., Dore J.C., Clarke J.H. and Sinclair R.N. //J.Non-Cryst. Solids.-1982.-V.48-P.265
- Yvon P.J. Schwarz R.B., Schiferl D. and Johnson W.L. Covalent and liquid-like amorphous phases in Al-Ge alloys. //Phil. Mag. Lett.-1995.-V.72-P.167−174.
- Barkalov O.I., Kolesnikov A.I., Ponyatovsky E.G., Dahlborg U., Delaplane R. and Wannberg A. Neutron diffraction study of bulk amorphous Zn4iSb59 // J. Non-Crystalline Solids.-1994.-V.176.-P. 263−270.
- Antonov V.E., Barkalov O.I., Kolyubakin A.I. and Ponyatovsky E.G. ZnSb and GaSb bulk amorphous semiconductors: Transport properties. Physica Status Solidi (B).-1996.-V. 198.-P. 497−501.
- MottN.F. and Davis E.A. Electron Process in Non-Crystalline Materials. Clarendon Press, Oxford, 1979.
- Nagels P., in: Amorphous Semiconductors, Ed. Brodsky M.H., //Topics in Appl. Phys., Vol. 37 Springer, New-York, 1985.