Адгезионная прочность границы твердых фаз в системе стекло GaxGe40–xS60–кварцевое стекло
- Авторы: Мишинов С.В.1, Тюрина Е.А.1, Вельмужов А.П.1, Суханов М.В.1, Плехович А.Д.1, Степанов Б.С.1, Ширяев В.С.1
-
Учреждения:
- Институт химии высокочистых веществ Российской академии наук им. Г.Г. Девятых
- Выпуск: Том 59, № 2 (2023)
- Страницы: 191-196
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/140132
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23020124
- EDN: https://elibrary.ru/YEGUOX
- ID: 140132
Цитировать
Аннотация
Методом нормального отрыва исследована прочность адгезионного контакта в системе стекло GaxGe40–xS60–кварцевое стекло в зависимости от температуры формирования контакта, температуры отрыва и состава халькогенидного стекла. Добавление 1 ат. % галлия в состав стекла существенно снижает адгезию. Дальнейшее увеличение содержания галлия до 8 ат. % приводит к незначительному уменьшению адгезии. Наблюдаемые закономерности объяснены частичной кристаллизацией стекол при нагревании для формирования адгезионного контакта и последующем охлаждении до температуры отрыва. Сформулированы рекомендации по условиям отделения стекол GaxGe40–xS60 от стенок кварцевого реактора.
Ключевые слова
Об авторах
С. В. Мишинов
Институт химии высокочистых веществ Российской академии науким. Г.Г. Девятых
Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49
Е. А. Тюрина
Институт химии высокочистых веществ Российской академии науким. Г.Г. Девятых
Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49
А. П. Вельмужов
Институт химии высокочистых веществ Российской академии науким. Г.Г. Девятых
Автор, ответственный за переписку.
Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49
М. В. Суханов
Институт химии высокочистых веществ Российской академии науким. Г.Г. Девятых
Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49
А. Д. Плехович
Институт химии высокочистых веществ Российской академии науким. Г.Г. Девятых
Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49
Б. С. Степанов
Институт химии высокочистых веществ Российской академии науким. Г.Г. Девятых
Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49
В. С. Ширяев
Институт химии высокочистых веществ Российской академии науким. Г.Г. Девятых
Email: velmuzhov.ichps@mail.ru
Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49
Список литературы
- Виноградова Г.З. Стеклообразование и фазовые равновесия в халькогенидных системах. М.: Наука, 1984. 174 с.
- Feltz A., Krautwald A. Über Glasbildung und Eigenschaften von Chalkogenidsystemen; Zur Glasbildung im System GeS2–GeS–GaS1±k // Z. Chem. 1979. V. № 2. P. 78–79.
- Velmuzhov A.P., Sukhanov M.V., Tyurina E.A., Plekhovich A.D., Fadeeva D.A., Ketkova L.A., Churbanov M.F., Shiryaev V.S. Physicochemical, Optical Properties and Stability Against Crystallization of GaxGey–xS100–y (x = 0–8; y = 40–42) glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2021. V. 554. P. 120615. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120615
- Heo J., Chung W.J. Rare-Earth-Doped Chalcogenide Glass for Lasers and Amplifiers // Adam J.-L., Zhang X., Chalcogenide Glasses. Preparation, Properties and Applications. Sawston: Woodhead, 2014. P. 381–410. https://doi.org/10.1533/9780857093561.2.347
- Simons D.R. Germanium Gallium Sulfide Glasses for Pr-Doped Fiber Amplifiers at 1.3 µm. Eindhoven: Tech. Univ. Eindhoven, 1995. 152 p. https://doi.org/10.6100/IR447635
- Abe K., Takebe H., Morinaga K. Preparation and Properties of Ge–Ga–S Glasses for Laser Hosts // J. Non-Cryst. Solids. 1997. V. 212. P. 143–150. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(96)00655-2
- Ivanova Z.G., Aneva Z., Ganesan R., Tonchev D., Gopal E.S.R., Rao K.S.R.K., Allen T.W., DeCorby R.G., Kasap S.O. Low-Temperature Er3+ Emission in Ge–S–Ga Glasses Excited by Host Absorption // J. Non-Cryst. Solids. 2007. V. 353. P. 1418–1421. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2006.10.066
- Wei K., Machewirth D.P., Wenzel J., Snitzer E., Sigel G.H., Jr. Pr3+-Doped Ge–Ga–S Glasses for 1.3 μm Optical Fiber Amplifiers // J. Non-Cryst. Solids. 1995. V. 182. P. 257–261. https://doi.org/10.1016/0022-3093(94)00513-3
- Lin C., Rüssel C., Dai S. Chalcogenide Glass-Ceramics: Functional Design and Crystallization Mechanism // Progr. Mater. Sci. 2018. V. 93. P. 1–44. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.11.001
- Calvez L. Transparent Chalcogenide Glass-ceramics // Adam J.-L., Zhang X. Chalcogenide Glasses: Preparation, Properties and Applications // Sawston: Woodhead, 2014. P. 310–346. https://doi.org/10.1533/9780857093561.1.310
- Snopatin G.E., Shiryaev V.S., Plotnichenko V.G., Dianov E.M., Churbanov M.F. High-Purity Chalcogenide Glasses for Fiber Optics // Inorg. Mater. 2009. V. 45. № 13. P. 1439–1460. https://doi.org/10.1134/S0020168509130019
- Мишинов С.В., Чурбанов М.Ф., Горохов А.Н., Казаков Д.А., Ширяев В.С., Сучков А.И., Игумнов Л.А., Снопатин Г.Е. Адгезионный механизм деградации поверхности кварцевого стекла в процессах синтеза и формования стеклообразных халькогенидов мышьяка // Неорган. материалы. 2016. Т. 52. № 7. С. 773–777. https://doi.org/10.7868/S0002337X16070101
- Mishinov S.V., Churbanov M.F., Shiryaev V.S., Ketkova L.A. Contamination of Glassy Arsenic Sulfide by SiO2 Particles during Melt Solidification in Silica Glassware // J. Non-Cryst. Solids. 2018. V. 480. P. 3–7. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2017.04.006
- Ketkova L.A., Churbanov M.F. Heterophase Inclusions as a Source of Non-Selective Optical Losses in Highpurity Chalcogenide and Tellurite Glasses for Fiber Optics // J. Non-Cryst. Solids. 2018. V. 480. P. 18–22. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2017.09.018
- Sukhanov M.V., Velmuzhov A.P., Otopkova P.A., Ketkova L.A., Evdokimov I.I., Kurganova A.E., Plotnichenko V.G., Shiryaev V.S. Rare Earth Elements as a Source of Impurities in Doped Chalcogenide Glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2022. V. 593. P. 121793. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2022.121793
- Brilland L., Smektala F., Renversez G., Chartier T., Troles J., Nguyen T.N., Traynor N., Monteville A. Fabrication of Complex Structures of Holey Fibers in Chalcogenide Glass // Opt. Express. 2006. V. 14. № 3. P. 1280–1285. https://doi.org/10.1364/OE.14.001280
- Shiryaev V.S. Chalcogenide Glass Hollow-Core Microstructured Optical Fibers // Front. Mater. 2015. V. 2. P. 24. https://doi.org/10.3389/fmats.2015.00024
- Velmuzhov A.P., Sukhanov M.V., Churbanov M.F., Zernova N.S., Ketkova L.A., Sozin A.Yu., Shiryaev V.S., Skripachev I.V., Evdokimov I.I. Sulfur as the Source of Hydrogen Impurity and Heterogeneous Inclusions in the Ge-Ga-S Glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2020. V. 545. P. 120237. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2020.120237
- Velmuzhov A.P., Evdokimov I.I., Sukhanov M.V., Fadeeva D.A., Zernova N.S., Kurganova A.E. Distribution of Elements in Ge–Se Bulk Glasses and Optical Fibers Detected by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry // J. Phys. Chem. Solids. 2020. V. 142. P. 109461. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2020.109461
- Shiryaev V.S., Mishinov S.V., Churbanov M.F. Investigation of Adhesion of Chalcogenide Glasses to Silica Glass / J. Non-Cryst. Solids. 2015. V. 408. P. 71–75. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2014.10.010
- Mishinov S.V., Shiryaev V.S., Velmuzhov A.P., Sukhanov M.V., Zernova N.S., Plekhovich A.D., Evdokimov I.I., Churbanov M.F. Adhesion of GexSe100–x Glasses to Silica Glass // J. Non-Cryst. Solids. 2020. V. 531 P. 119857. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2019.119857
- Hruby A. Evaluation of Glass-forming Tendency by Means of DTA // Czech. J. Phys. B. 1972. V. 22. № 11. P. 1187–1193.
- Schmelzer J.W., Tropin T.V. Glass Transition, Crystallization of Glass-Forming Melts, and Entropy // Entropy. 2018. V. 20. № 2. P. 103–134. https://doi.org/10.3390/e20020103
- Fedorov V.D., Sakharov V.V., Provorova A.M., Baskov P.B., Churbanov M.F., Shiryaev V.S., Poulain Ma, Poulain Mi, Boutarfaia A. Kinetics of Isothermal Crystallization of Fluoride Glasses // J. Non-Cryst. Solids. 2001. V. 284. P. 79–84. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(01)00383-0
- Velmuzhov A.P., Tyurina E.A., Sukhanov M.V., Stepanov B.S., Ketkova L.A., Evdokimov I.I., Kurganova A.E., Shiryaev V.S. Preparation of High-Purity Chalcogenide Glasses Containing Gallium(III) Sulfide // J. Non-Cryst. Solids. 2022. V. 593. P. 121786. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2022.121786