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本文对若干新型硒基硫系玻璃(薄膜)的光学、热学和电学性质进行了较系统的研究,并通过实时拉曼光谱、高分辨率X射线光电子能谱(HR-XPS)、X射线衍射(XRD)谱等手段对玻璃结构与性能的关系进行了分析和讨论。主要研究内容包括:组成由富Se到富Ge连续变化Ge-Se二元系统硫系非晶薄膜的光致漂白和光致暗化效应;Ge-Se-Bi三元系统的成玻能力、析晶动力学及以该系统硫系玻璃为基础制备新型热电玻璃陶瓷的可行性;新系统硒基硫卤玻璃Ge-Ga-Se-AgI-Ag的基础物理性能,包括热力学,光学性能及离子电导率等。主要研究成果如下: 对Ge-Se二元系统硫系玻璃薄膜中组成由Ge/Se比从1∶9连续变化到1∶1的五个样品进行了超带隙光照下实时透过率变化光谱测试。结果显示,所有样品均表现出光漂白现象,并且在富Se样品中,随着Ge含量的增加,光漂白程度逐渐增强,当Ge/Se比接近化学计量比(GeSe2),即平均配位数为2.67时,光漂白程度达到最高值,之后随着Ge含量的继续增加,光漂白现象逐渐减弱,甚至消失,即薄膜趋于光稳。拉曼光谱与高分辨率XPS对薄膜的结构分析表明,内部结构重组与光氧化现象引起了光漂白现象的产生,其中前者起主导作用。光漂白程度与Ge-Ge同极键含量成正比,但在富Ge组成中,虽然Ge-Ge键数目增加,由于缺少Se-Se键,内部结构重组减少,因此光漂白现象随着Ge含量的增加而受到了抑制。此外,通过对比氧硫薄膜与硫系薄膜的光漂白程度,发现薄膜中氧的存在可以减弱光漂白效应,增加光稳定性。 对Ge-Se-Bi三元系统不同组成的块体样品进行了XRD分析,结果显示,非晶态样品Bi最高掺杂量为12mol%(Ge/Se=1/4)。采用非等温拟合方法通过不同升温速率下的差示扫描量热(DSC)曲线进行了析晶动力学分析,在制备的玻璃样品中,当Bi的含量为10mol%时,样品的析晶活化能最高,Avrami常数显示样品整体成核,并且不同条件下热处理样品的XRD结果显示能够控制纯热电晶相的析出,具有制备新型热电玻璃陶瓷的潜力。经不同条件退火晶化处理后样品的XRD图谱证实了析晶动力学计算结果。运用HR-XPS手段分析讨论了Bi的引入对Ge-Se和As-Se两种玻璃网络结构的影响,结果显示,引入的Bi优先与部分Se结合,形成了Bi2Se3富余相甚至纳米尺寸的有序结构层,这些有序结构层达到一定数量时互相连接,形成相邻的Bi原子孤对电子,导致玻璃系统的导电方式由P型转变为N型。 在本课题组之前的研究基础上,通过引入金属Ag成功制备了新型硒基硫卤玻璃,对Ge-Ga-Se-AgI-Ag系统玻璃的基本物理性质、光学性质以及热力学性质进行了表征和讨论。对玻璃样品进行了不同温度不同频率下的交流阻抗谱测试,根据结果计算得到了样品不同温度下的电导率,运用阿伦尼乌斯方程和Power Law对样品的导电性能进行了分析。结果显示,随外掺Ag含量的增加,样品的导电率增高,活化能降低。通过拉曼光谱对样品的结构进行了分析和讨论,结果发现,随着Ag含量的增加,不但增加了载流子的浓度,同时使Ge-Ge键增多,导致玻璃结构松弛,两者的共同作用可能是造成玻璃离子电导率增加的原因。