Estudio de los mecanismos de cristalización primaria y eutéctica de aleaciones del sistema Sb2 Se3-GeSe2

Resum

En los últimos cincuenta años, los materiales calcogenuros han constituido una auténtica revolución científica, tecnológica..., debido a sus aplicaciones en diferentes dominios como memorias de ordenador, fotoresistencias, xerografía así como una excelente transmisión óptica en el infrarrojo (IR) para ciertas longitudes de onda. Recientemente, se han obtenido con éxito fibras ópticas en el IR a partir de estos vidrios. Los sólidos cristalinos son termodinámicamente inestables por encima de la temperatura de fusión. En el caso de los sólidos amorfos, la fase sólida deviene cinéticamente inestable por encima de la temperatura de transición vítrea. El calentamiento continuo da lugar a que la muestra pase de un estado amorfo a un estado líquido subenfriado, desde el que tiende a transformarse al estado cristalino. La microestructura de las fases cristalinas depende de la competición entre los núcleos y del tipo de crecimiento cristalino. Por lo tanto, el estudio de las condiciones y los mecanismos de cristalización es útil para predecir las microestructuras que pueden obtenerse después del tratamiento térmico. La cinética de cristalización de las muestras calcogenuras dentro el sistema binario GeSe2-Sb2Se3 se analizó usando DSC. En esta memoria se presentan los resultados obtenidos usando el método del calentamiento continuo o bien del tratamiento isotérmico de las muestras amorfas de composición (Sb2Se3)1-a(GeSe2)a para a Ì.50, .58, .63, .67*. Estas composiciones son próximas a la del eutéctico del sistema GeSe2-Sb2Se3, situado en a = 0.58. Se han determinado los parámetros cinéticos que rigen el proceso de cristalización de los materiales estudiados. Las muestras han sido fabricadas mediante la técnica del temple en agua. También se ha realizado un estudio complementario de la recristalización de las aleaciones cristalinas (Sb2Se3)1-a(GeSe2)a cuya a Ì0, .19*. La cinética de cristalización de aleaciones amorfas del sistema Ge-Se-Sb obtenidas por temple en agua se investigó por medio de la calorimetria diferencial de barrido, microscopio electrónico de barrido y difracción de rayos X. Se han identificado los procesos principales de cristalización. Estos corresponden a la formación de los compuestos cristalinos estables, GeSe2, Sb2Se3. Tanto los datos de difracción de rayos X como de análisis EDX por microscopía electrónica (SEM) los han confirmado. Se han discutido los datos calorimetricos isotérmicos y de calentamiento continuo en cuanto a los mecanismos que controlan el proceso de cristalización. Una parametrización provisional de las magnitudes como la frecuencia de nucleación y la velocidad de crecimiento cristalino está relacionada con el diagrama de fases del sistema GeSe2-Sb2Se3. Se ha constatado que la cristalización resulta de una nucleación homogénea/heterogénea controlada por interface/difusión. Gracias a las medidas calorimetricas de relajación de las muestras amorfas, se ha podido determinar la entalpía de relajación así como la capacidad calorifica correspondiente. No obstante, el tratamiento isotérmico del líquido subenfriado muestra que el proceso de la relajación influye de manera importante sobre el proceso de cristalización. El estudio cinético de la transición vítrea resulta tanto en la determinación de la energía de activación como el estudio de la variación de la temperatura de la transición vítrea, Tg, en función del factor de coordinación medio, <r>. --------------------------------------------- In the last fifty years, the chacogenide material has constituted an authentic scientific revolution, technological., due to their applications in several domains like memoir of computer, [fotoresistencias], [xerografía] as well as an excellent optic transmission in the infrared (IR) for certain longitudes of wave. Recently, optic fibers have been gotten with success in the infrared region from those chalcogenide glasses. The crystalline solid is thermodinamically inestable above the fusion temperature. In the case of the amorphous solid, the phase solid becomes inestable kinetically above the glass transition temperature. The continuous heating treatment gives place to that the sample pass from amorphous state to a superluiquid one, by the crystallization state way transformation. The microstructure of the crystalline phases relies on the competition between the nuclei and the type of crystalline growth. Therefore, the study of the conditions and the mechanisms of crystallization are useful in order to predict the micrustructure that could get after the thermal treatment. The kinetic of crystallization of the chalcogenide samples of the binary system GeSe2-Sb2Se3 was analyzed using DSC. In this memory the gotten outputs are presented using the method of the continuous heating treatment as well as the isothermal treatment of amorphous sample of (Sb2Se3) 1-a (GeSe2) composition with a{.50, .58, .63, .67}. Those compositions are very close to the eutectic point of the GeSe2-Sb2Se3 system, located in a = 0.58. The kinetics parameters that govern the process of crystallization have been determined of the studied materials. The chalcogenide samples have been prepared by the technique of quenching in water. It has also been carried out a complementary study of the recrystallization of the crystalline alloys (Sb2Se3) 1-a (GeSe2) witch a {0, 0.19}. The kinetic of the crystallization of the amorphous alloys of the Ge-Se-Sb system gotten by quenching was investigated by the differential scanning calorimetry and X-ray diffraction. It has been identified the principal processes of the crystallization. These correspond to the formation of the stable crystalline compound, GeSe2, Sb2Se3. So much the data of X-rays like of EDX analysis by scanning electron microscopy (SEM) have confirmed them. It has been discuted the isothermal calorimetric measurments as well as the continuos heating treatments in order to confirm the mechanisms that control the process of crystallization. A provisional parameterization of the magnitudes like the frequency of nucleation and the velocity of the crystalline growth is related with the diagram of phases of the GeSe2-Sb2Se3 system. The crystallization is viewed as resulting from homogeneous/heterogeneous nucleation and interface/diffusion controlled crystal growth. Using the calorimetric relaxation measurement of the amorphous sample, the relaxation enthalpy as well as the heat capacity, have been determined. Nevertheless, the isothermal treatment of the supercooled liquid shows that the process of the relaxation influences of important manner on the crystallization process. The kinetic study of the glass transition results the determination, on one hand the activation energy and on the other hand the study of the variation of the glass transition temperature Tg as function as of the factor half of coordination,< r>.