Adhesion Strength of the Interface between Solid Phases in the GaxGe40–xS60–Quartz Glass System

S. V. Mishinov; Мишинов С. В.; E. A. Tyurina; Тюрина Е. А.; A. P. Velmuzhov; Вельмужов А. П.; M. V.  Sukhanov; Суханов М. В.; A. D. Plekhovich; Плехович А. Д.; B. S. Stepanov; Степанов Б. С.; V. S. Shiryaev; Ширяев В. С.

doi:10.31857/S0002337X23020124

Адгезионная прочность границы твердых фаз в системе стекло Ga_xGe_40–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:
1. Институт химии высокочистых веществ Российской академии наук им. Г.Г. Девятых
Выпуск: Том 59, № 2 (2023)
Страницы: 191-196
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0002-337X/article/view/140132
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23020124
EDN: https://elibrary.ru/YEGUOX
ID: 140132

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Методом нормального отрыва исследована прочность адгезионного контакта в системе стекло Ga_xGe_40–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 Ga_xGe_40–xS₆₀ от стенок кварцевого реактора.

Ключевые слова

халькогенидное стекло, кварцевое стекло, адгезионная прочность

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