Халькогенидное стекло

Халькогенидное стекло — некристаллическое вещество, содержащее атомы халькогенов (серы, селена, теллура) без кислорода, в основном нечувствительно к примесям, обладает симметричными вольт-амперными характеристиками[1].

Халькогенидные стёкла, содержащие значительное количество щелочного металла или серебра, обладают ионной проводимостью, значительно превышающей электронную проводимость. Такие стёкла применяются в качестве твёрдых электролитов для электрохимических ячеек. Стёкла отличаются высокой термодинамической и электрохимической стабильностью[2].

Наиболее стабильные бинарные халькогенидные стёкла — соединения халькогена и одного или несколько элементов 14-й или 15-й групп периодической системы. Известны также тернарные стёкла[3].

Халькогенидные стекла обладают свойствами полупроводников.[4][5][6]

Применение и производство

Основное использование халькогенидных стёкол обусловлено их уникальными оптическими и электрофизическими свойствами. Прозрачность этих стёкол в широком спектре электромагнитного излучения от видимого до дальнего инфракрасного диапазона находит применение для разработки и производства инфракрасных детекторов излучения, инфракрасной оптики[7] и инфракрасного оптического волокна.

Физические свойства халькогенидных стёкол (высокий показатель преломления, низкая энергия фононов, высокая нелинейность) также делают их идеальными для использования в лазерах, плоскую оптику, фотонные интегральные схемы и другие активные устройства, особенно если они легированы ионами редкоземельных элементов. Некоторые стёкла халькогенида имеют несколько электро-оптических нелинейных эффектов, таких как фотон-наведённая рефракция[8] и изменение диэлектрической проницаемости[9].

Некоторые халькогенидные стёкла при изменении температуры могут изменять фазовое состояние от аморфного до кристаллического. Это делает их полезными для кодирования двоичной информации на тонких плёнках халькогенидов, этот эффект применяется в перезаписываемых оптических дисках[10] и энергонезависимой памяти типа PRAM. В частности такие материалы основаны на фазовых переходах теллурида германия-сурьмы и теллурида серебра-индия-сурьмы. В оптических дисках слой халькогенидного материала обычно помещается между диэлектрическими слоями ZnS-SiO2, иногда со слоем плёнки, способствующей кристаллизации, реже используются такие соединения как селенид индия, селенид сурьмы, теллурид сурьмы, селенид индия-сурьмы, теллурид индия-сурьмы, селенид германия-сурьмы, теллурид-селенид германия-сурьмы и теллурид-селенид серебра-индия-сурьмы[11]. Производители энергонезависимой памяти 3D XPoint на основе халькогенидных стёкол — Intel и Micron — заявляют о возможности более 100 перезаписей в день, что существенно превышает аналогичный показатель для флеш-накопителей.

Литература