Войти
Халькогенидное стекло (произносится как hard ch as в химии) представляет собой стекло, содержащее один или несколько халькогенов (сера, селен и теллур, за исключением кислород ). Такие стекла являются ковалентно связанными материалами и могут быть классифицированы как твердые вещества с ковалентной сеткой. Poloni um также является халькогеном, но не используется из-за его высокой радиоактивности. Халькогенидные материалы ведут себя несколько иначе, чем оксиды, в частности, их нижняя запрещенная зона способствует очень разным оптическим и электрическим свойствам.
Классические халькогенидные стекла (в основном на основе серы, такие как As-S или Ge-S ) являются прочными стеклообразователями и обладают стеклами в больших областях концентрации.. Стеклообразующие способности снижаются с увеличением молярной массы составляющих элементов; т.е. S>Se>Te.
Халькогенидные соединения, такие как AgInSbTe и GeSbTe, используются в перезаписываемых оптических дисках и устройствах памяти с изменением фазы. Они хрупкие стеклообразователи: контролируя нагрев и отжиг (охлаждение), они могут переключаться между аморфным (стеклообразным) и кристаллическим состоянием, тем самым изменяют их оптические и электрические свойства и позволяют хранить информацию.
Наиболее стабильные бинарные халькогенидные стекла представляют собой соединения халькогена и элемент группы 14 или 15 и может быть образован в широком диапазоне атомных соотношений. Известны также тройные стекла.
Не все халькогенидные композиции существуют в стеклообразной форме, хотя можно найти материалы, с которыми эти не стеклообразующие композиции могут быть сплавлены для образования стекла. Примером этого являются стекла на основе сульфида галлия. Сульфид галлия (III) сам по себе не является известным стеклообразующим веществом; однако с сульфидами натрия или лантана он образует стекло, сульфид галлия и лантана (GLS).
A CD-RW (CD). Аморфные халькогениды составляют основу технологии твердотельной памяти перезаписываемых компакт-дисков и DVD. Применяются в инфракрасных детекторах, формованной инфракрасной оптике, такой как линзы, и инфракрасных оптических волокнах, с основным преимуществом, что эти материалы передают в широком диапазоне инфракрасного электромагнитного спектра.
. Физические свойства халькогенидных стекол (высокий показатель преломления, низкий фононный энергия, высокая нелинейность) также делают их идеальными для встраивания в лазеры, планарную оптику, фотонные интегральные схемы и другие активные устройства, особенно если они легированы редкоземельным элементом ионы. Некоторые халькогенидные стекла демонстрируют несколько нелинейных оптических эффектов, таких как индуцированное фотонами преломление и изменение диэлектрической проницаемости, индуцированное электронами
Некоторые халькогенидные материалы претерпевают термически обусловленные переходы из аморфной в кристаллическую фазу. Это делает их полезными для кодирования двоичной информации на тонких пленках халькогенидов и составляет основу перезаписываемых оптических дисков и устройств энергонезависимой памяти, таких как PRAM. Примерами таких материалов с фазовым переходом являются GeSbTe и AgInSbTe. В оптических дисках слой с фазовым переходом обычно расположен между диэлектрическими слоями из ZnS - SiO 2, иногда со слоем пленки, способствующей кристаллизации. Другими менее часто используемыми такими материалами являются InSe, SbSe, SbTe и.
Intel утверждает, что его халькогениды 3D Технология памяти XPoint обеспечивает пропускную способность и долговечность записи в 1000 раз выше, чем флэш-память.
Электрическое переключение в халькогенидных полупроводниках появилось в 1960-х годах, когда было обнаружено, что аморфный халькогенид Te 48As30Si12Ge10демонстрирует резкие обратимые переходы в электрическое сопротивление выше порогового напряжения. Если позволить току сохраняться в некристаллическом материале, он нагревается и переходит в кристаллическую форму. Это эквивалентно написанию на нем информации. Кристаллический участок можно расплавить под воздействием краткого интенсивного теплового импульса. Последующее быстрое охлаждение затем отправляет расплавленную область обратно через стеклование. И наоборот, тепловой импульс меньшей интенсивности и большей продолжительности приведет к кристаллизации аморфной области. Попытки вызвать превращение халькогенидов в стеклообразный кристалл с помощью электрических средств составляют основу оперативной памяти с изменением фазы (PC-RAM). Эта технология была разработана ECD Ovonics для практического использования. Для операций записи электрический ток подает тепловой импульс. Процесс считывания выполняется при подпороговых напряжениях за счет использования относительно большой разницы в электрическом сопротивлении между стеклообразным и кристаллическим состояниями. Примерами таких материалов с фазовым переходом являются GeSbTe и AgInSbTe.
Полупроводящие свойства халькогенидных стекол были обнаружены в 1955 году Б.Т. Коломиец и Н.А. Горунова из Института Иоффе, СССР.
Хотя электронные структурные переходы, относящиеся как к оптическим дискам, так и к PC-RAM, были сильно представлены, вклад ионов не учитывался, даже несмотря на то, что аморфный халькогениды могут обладать значительной ионной проводимостью. Однако на Euromat 2005 было показано, что ионный транспорт также может быть полезен для хранения данных в твердом халькогенидном электролите. На наномасштабе этот электролит состоит из кристаллических металлических островков селенида серебра (Ag 2 Se), диспергированных в аморфной полупроводниковой матрице селенида германия (Ge 2Se3).
Электронное применение халькогенидных стекол было активной темой исследований на протяжении второй половины двадцатого века и далее. Например, в электролитическом случае требуется миграция растворенных ионов, но она может ограничить производительность устройство с фазовым переходом. Диффузия электронов и ионов участвует в электромиграции, которая широко изучается как механизм деградации электрических проводников, используемых в современных интегральных схемах. Таким образом, единый подход к изучению халькогенидов, оценивающий коллективную роль атомов, ионов и электронов, может оказаться важным как для производительности, так и для надежности устройства.
