Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
132
германиевым разрезам, то составы, отвечающие экстремумам кривых, будут приходиться на те же'прямые. Именно указанные прямые AsaSe3—GeSe3 (И) и As3Se2—GeSe2 (III) являются границами намеченных ранее структурных областей [2, 7 ]. Однако одна граница между областями различных структур, которая была намечена по экстремумам кривых плотности — прямая I (рис. 1), проходящая между составами AsSea и GeSe3 — не проявилась на кривых зависимостей е и Р от состава.
Таким образом, рассмотрение результатов определений Р и к стекол, содержащих не более 40 ат. % As, дает возможность выде-
Рис. 3. Зависимость электрических характеристик -и плотности стекол по разрезу 20 ат. % As от состава
лить только три структурные области. Первая из них занимает весь треугольник Se—As2Se3—GeSe2, вторая лежит между прямыми II и III, а третья распространяется от прямой III в сторону увеличения содержания германия. Если сопоставить также соответствующие изменения суммарной поляризации, рефракции и атомной поляризации в этих областях составов (рис. 3), то обнаруживается следующее.
1. Замещение селена германием в первой структурной области (от 0 до 17 ат. % Ge для стекол с постоянным содержанием мышьяка 20 ат. %) приводит к монотонному росту Р, Раг и падению Рост атомной поляризации указывает на увеличение количества структурных единиц, обладающих дипол.{>ным моментом (за счет наличия эффективных зарядов на взаимосвязанных атомах). Согласно нашим представлениям [7] при указанном изменении состава в этой области увеличивается количество тетраэдров GeSe4/2 за счет уменьшения количества цепочек — Se—Se—. Тетраэдры, как показайо в [5], являются структурными едини-
133
цами с дипольным моментом, а селеновые цепочки его практически не имеют, и это объясняет наблюдаемую связь поляризации со структурой стекол.
2. При замещении селена германием во второй структурной области (от 17 до 22 ат. % Ge для стекол по разрезу 20 ат. % As) наблюдаемое снижение Рат легко объясняется накоплением связей As—As [2, 7]. При этом следует исходить из того, что эффективный заряд на атомах мышьяка в структурных группировках оказывается гораздо меньше, чем в случае тригональных структурных единиц AsSe3/2 [5], и количество последних убывает.
3. Для следующей структурной области — третьей в данном случае — наблюдается два перелома на кривой Рат —состав и по принятой схеме рассуждений логичным будет предположение, что второй из них, отвечающий большему содержанию германия (30 ат. % для рассматриваемого на рис. 3 ряда стекол), лежит на границе между третьей * и новой, ранее не выделявшейся, структурными областями. Не располагая данными о характере изменения атомной поляризации по другим разрезам, трудно указать на тройной диаграмме всю границу между третьей и четвертой структурными областями. Однако по некоторым косвенным признакам можно предположить, что эта граница располагается вблизи разреза с постоянным содержанием селена по линии GeSe—AsaSe2. Составы, выделенные в четвертую структурную область, содержат 12—35 ат. % Ge, 15—45 ат. % As и 30—50 ат. % Se.
4. Характер зависимости Рат— состав в четвертой области указывает, по-видимому, на возникновение химических связей со степенью ионности, превышающей степень ионности связей Ge—Se и As—Se. Такие связи могли бы возникнуть, если бы часть атомов германия переходила в двухвалентное состояние. Такой переход находится в противоречии с принятой нами моделью [7], и мы не видим объяснения наблюдаемому увеличению атомной поляризации в этой области.
Однородные и полностью проваренные стекла системы As—Ge— Se имеют сравнительно низкие диэлектрические потери на СВЧ: для 3-сантиметрового диапазона значения tg б изменяются в пределах (0,8-т-2,1) 10-4 (см. таблицу), что практически совпадает с tg 6 кварцевого стекла в этом диапазоне. При таком уровне диэлектрических потерь чувствительность используемой нами методики мала и полученные данные позволяют выявить лишь общие черты зависимости tg S от состава: тангенс угла диэлектрических потерь уменьшается при увеличении содержания германия за счет селена или мышьяка. Наибольшие значения tg S = (24-1,7) 10~4 имеют стекла, которые содержат больше 65 ат. % селена или больше 20 ат. % мышьяка и 55 ат. % селена. Область составов стекол с минимальными диэлектрическими потерями (tg б < 1-10-4)
* Постоянство Р.лт в третьей области объясняется появлением связей Ge—As, за счет связей As—As.
134
cc\.0 H а; О юоою — 04 04 04
О ? и та (л < юююю со оа со со
Номер кривой CN 05 ^ 1C *-, *¦«, *¦«, **,
eve СО o'-Н Ge 1 1ю2
О Й и та < О Ю 0*0 — 04 04
Н омер кривой *0 ^ О) '-i
Вчв га о4 а> О II 1 1
ой О в «л < о ю О ю СО 04 04 •—
Номер кривой N. оо О» .. -ч '-ч 05 ^
со 2
3>g
н
CJ
ч*
о
К
а
135
Ьл
J-7 *i J
I
2 I I
ч-о
sfT
Лежит внутри треугольника, образованного прямыми As—GeSe.2il, GeSe3,—GeAs., 3 и изомышьяковым разрезом с 35 ат. % As. Видим, что минимальные диэлектрические потери имеют стекла, составы которых расположены в четвертой и частично в третьей структурных областях, где преобладающими являются связи [7]
