Агрегатные состояния вешеств

Любое внешнее воздействие, влияющее на подвижность частиц в аморфных телах, (изменение температуры, давления), влияет на

физические свойства (диэлектрические  характеристики материала, газопроницаемость).

 

Физические свойства аморфных веществ сильно отличаются от кристаллических, благодаря чему они нашли широкое  применение в промышленности ( аморфные и стеклообразные полупроводниковые материалы, аморфные магнетики, аморфные металлы).

Амо́рфные и Стеклообра́зные Полупроводнико́вые материа́лы, аморфные и стеклообразные вещества, проявляющие полупроводниковые свойства, характеризуются наличием ближнего порядка и отсутствием дальнего порядка. Для стеклообразного полупроводникового материала, который можно рассматривать как особый вид аморфного вещества, характерным является наличие пространственной решетки, в которой кроме ковалентно связанных атомов имеются полярные группировки ионов. В таких материалах связь между группами атомов и ионов осуществляется за счет короткодействующих ковалентных ван-дер-ваальсовых сил. Неорганические стеклообразные полупроводники обладают электронной проводимостью. В отличие от кристаллических полупроводников у стеклообразных полупроводников отсутствует примесная проводимость. Примеси в стеклообразных полупроводниках влияют на отклонение от стехиометрии, и тем самым изменяют их электрофизические свойства. Эти полупроводники окрашены и непрозрачны в толстых слоях. Стеклообразные полупроводниковые материалы характеризуются разориентированностью структуры и ненасыщенными химическими связями.

Аморфные и стеклообразные полупроводники по составу и структуре подразделяются на оксидные, халькогенидные, органические, тетраэдрические.

Оксидные кислородсодержащие стекла получают сплавлением оксидов металлов с переменной валентностью, например, V2O5-P2O5-ZnO. Оксиды металлов, образующие эти стекла, имеют одновременно не менее двух разновалентных состояний одного и того же элемента, что и обусловливает их электронную проводимость. Бескислородные халькогенидные стекла получают путем сплавления халькогенов (S, Se, Te) с элементами III, IV, V групп периодической системы. Халькогенидные стеклообразные полупроводники получают в основном либо охлаждением расплава, либо испарением в вакууме. Типичные представители —сульфид и селенид мышьяка. К ним относятся также двух- и многокомпонентные стеклообразные сплавы халькогенидов (сульфидов, селенидов и теллуридов) различных металлов (например, Ge-S, Ge- Se, As- S, As- Se, Ge- S P, Ge-As- Se, As-S-Se, As-Ge-Se-Те, As-Sb-S-Se, Ge-S-Se, Ge-Pb-S). Халькогенидные стекла обладают высокой прозрачностью в ИК-области спектра от 1 до 18 мкм. Аморфные пленки сложных халькогенидных соединений обладают большими возможностями вариации их физико-химических свойств.

Аморфные пленки Si, Ge, Ga, As  и других полупроводниковых веществ  по своим свойствам не представляют практического интереса. Отсутствие в этих полупроводниках дальнего порядка и наличие большого количества дефектов типа микропор приводит к  наличию у многих атомов ненасыщенных болтающихся связей. Следствием этого  является высокая плотность локализованных состояний (1020см-3) в запрещенной  зоне. В связи со спецификой процесса электропроводности в аморфных полупроводниках  управлять электрическими свойствами таких материалов практически невозможно.

Введение водорода в аморфные пленки кремния существенным способом изменяет его электрофизические  свойства. Растворяясь в аморфном кремнии, водород замыкает на себе болтающиеся  связи (насыщает их), в результате в таком «гидрированном» материале, названном SiH, резко снижается плотность состояний в запрещенной зоне (до 1016-1017см-3). Такой материал можно легировать традиционными донорными (P, As) и акцепторными (В) примесями, придавая ему электронный или дырочный тип проводимости, создавать в нем p-n-переходы. На основе кремния синтезирован ряд гидрированных аморфных полупроводников, обладающих интересными электрическими и оптическими свойствами Si1-xCx:H, Si1-xGex:H, Si1-xNx:H, Si1-xSnx:H.

Практическое применение аморфных и стеклообразных полупроводников  разнообразно. Аморфный кремний выступил в качестве более дешевой альтернативы монокристаллическому, например, при  изготовлении на его основе солнечных  элементов. Оптическое поглощение аморфного  кремния в 20 раз выше, чем кристаллического. Поэтому для существенного поглощения видимого света достаточно пленки -Si:Н  толщиной 0,5–1,0мкм вместо дорогостоящих  кремниевых 300-мкм подложек. По сравнению  с поликристаллическими кремниевыми  элементами изделия на основе -Si:Н  производят при более низких температурах (300 °С). Гидрированный кремний является прекрасным материалом для создания светочувствительных элементов  в ксерографии, датчиков первичного изображения (сенсоров), мишеней видеконов  для передающих телевизионных трубок. Оптические датчики из гидрированного аморфного кремния используются для записи в памяти видеоинформации, для целей дефектоскопии в  текстильной и металлургической промышленности, в устройствах автоматической экспозиции и регулирования яркости. Стеклообразные полупроводники являются фотопроводящими полуизоляторами  и используются в электрофотографии, системах записи информации и ряде других областей. Благодаря прозрачности в длинноволновой области спектра  халькогенидные стеклообразные полупроводники применяются в оптическом приборостроении  и т. д.

Аморфные  магнетики, магнитные материалы, сочетающие в ограниченном интервале температур магнитную атомную структуру, например, ферромагнитную, с аморфной атомной структурой. Для аморфного состояние  вещества характерно отсутствие дальнего и наличие ближнего атомного порядка, флуктуации атомных магнитных моментов, термодинамическая неравновесность. Поэтому в аморфных магнетиках наблюдаются некоторые особенности магнитного состояния. Со временем в аморфных магнетиках происходит перестройка атомной структуры, вызывающая соответствующие изменения магнитных свойств. Кроме того, введение аморфизующих добавок (неметаллов) снижает намагниченность аморфного магнетика, а снижение температуры магнитного фазового перехода делает их менее термостабильными. Магнитные свойства аморфных магнетиков сопоставимы со свойствами лучших кристаллических магнитных  материалов. Аморфные магнитомягкие материалы являются магнетиками с неупорядоченным расположением атомов, формирующимся наиболее часто в результате быстрой закалки. Металлические аморфные сплавы содержат 75-85% одного или нескольких переходных металлов (Fe, Co, Ni) и 15-25% стеклообразователя, в качестве которого используют бор, углерод, кремний, фосфор. Для получения оптимальных свойств применяют термомагнитную обработку. Магнитомягкие аморфные магнетики получают на основе сплавов 3d- металл – неметалл. Для создания аморфных магнитотвердых материалов используют эффект резкого возрастания коэрцитивной силы аморфного ферромагнетика, когда энергия одноионной локальной анизотропии становится сравнимой с энергией обменного взаимодействия. В качестве магнитотвердых материалов используют сплавы 3d- и 4f-металлов, например, TbFe2. В аморфных ферро- и ферримагнетиках наблюдаются различные типы доменных структур. Магнитострикция аморфных и кристаллических ферромагнетиков сравнима по величине. Аморфные магнетики не являются макроскопически изотропными и обычно обладают макроскопической магнитной анизотропией. Аморфные магнетики применяют  для создания трансформаторов, магнитных  экранов, постоянных магнитов, головок  магнитофонов, систем магнитной памяти и других устройств электро- и радиотехники

 

 

Амо́рфные мета́ллы (метглассы, металлические стекла), твердые некристаллические металлы и их сплавы.

Основной метод получения  аморфных металлов — быстрое охлаждение (со скоростями ~1000 К/с) жидкого расплава, такие аморфные сплавы называются металлическими стеклами (метглассами). Тонкие пленки аморфных металлов получают конденсацией паров или напылением атомов на холодную подложку. Можно также получить аморфные металлы при электрохимическом  осаждении и при облучении  кристаллических металлов интенсивными потоками ионов или нейтронов.

У аморфных металлов, так  же как и у всех веществ в аморфном состоянии отсутствуют характерные для кристаллов дифракционные максимумы на рентгено-, нейтроно- и электронограммах образцов при их исследовании дифракционными методами.

Аморфные металлы —  метастабильные системы, термодинамически неустойчивые относительно процесса кристаллизации. Поэтому для характеристики аморфных металлов и пленок используют такой  параметр, как термостабильность, который  показывает температуру (температуру  кристаллизации Tкрист), отжиг при  которой в течение 1 ч приводит практически к полной кристаллизации образца. Ткрист аморфных металлов варьируется  в пределах 300 – 1000 К. Металлические  стекла практически стабильны при Tкрист - 200 К. Времена кристаллизации при этом оцениваются в сотни  лет. Для стабилизации в состав аморфного  металла вводят аморфизирующие примеси.

Аморфные металлические  стекла — метглассы — обладают комплексом уникальных свойств. Физические и химические свойства металлов в аморфном состоянии существенно отличаются от их свойств в кристаллическом состоянии. Прочность и твердость аморфных металлов значительно выше, чем в кристаллическом состоянии, пределы текучести и прочности для ряда металлических стекол близки к рассчитанным теоретическим значениям. Однако модули упругости аморфных металлов ниже, чем в кристаллическом состоянии, что может быть связано с уменьшением сил межатомной связи.

Механические свойства аморфных металлов в значительной степени  определяются отсутствием дислокаций. Отсутствие дислокаций приводит к тому, что металлические стекла обладают очень высокой прочностью, а благодаря  высокой твердости они износостойки. Однако отсутствие дислокаций приводит к снижению пластичности аморфных сплавов. Металлические стекла не так хрупки, как обычное стекло, их можно прокатывать  при комнатной температуре. Среди  других уникальных особенностей металлических  стекол можно отметить слабое поглощение звука, каталитические свойства.

Одним из основных преимуществ  аморфных металлических сплавов  является их исключительно высокая  коррозионная стойкость, которая у  некоторых металлических стекол на несколько порядков выше, чем  у лучших нержавеющих сталей. Во многих агрессивных средах (морской  воде, кислотах) металлические стекла вообще не корродируют. Предполагается, что основная причина высокой  коррозионной стойкости аморфных сплавов  заключается в отсутствии специфических  дефектов кристаллической решетки  — дислокаций и границ между зернами. Бездефектная структура аморфного  сплава передается образующейся на начальных  стадиях коррозионного процесса на его поверхности тонкой окисной  пленке, которая в дальнейшем защищает металл.

Благодаря сочетанию некоторых  физических свойств аморфных сплавов, в частности, магнитных и электрических, они нашли широкое применение.

Одно из важнейших применений аморфным металлов — в микроэлектронике для создания диффузионных барьеров на границе металл-полупроводник. Широко используются аморфные сплавы например, для изготовления магнитных накопителей (благодаря уникальной магнитомягкости  у таких материалов магнитная  анизотропия меньше на два порядка, чем в обычных сплавах).

 

 

 

 

 

          Список использованной литературы.

1.  
   «Общая химия». Н.Л.Глинка. Издательство «Химия», Ленинградское отделение 1972 г.(стр156)

 

2.  
   Г.П.Хомченко «Химия» Издание: Москва «Высшая школа»1985г(стр412) 
   

 

3. Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия 1998-2011(интернет)
4. Ахметов Н.С  Общая и неорганическая химия: Учебник для химико технологических вузов –2-е издание, Высшая школа 1988 (стр103)

 

 

 

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1.............план

2............. агрегатные состояния веществ

  4.............фазы, фазовые переходы

  8.............что такое плазма?  

  7............несколько свойств плазмы

 10........... первое агрегатное состояние вещества – твёрдое тело

13........... второе агрегатное состояние вещества – жидкость

16............ третье агрегатное состояние вещества – газ

 18.............аморфное состояние

 

  22.............аморфные полимеры

  23...........аморфные и  стеклообразные полупроводниковые  материалы

 26...........аморфные магнетики

 27.......... аморфные металлы

 29.........список использованной литературы

 30.........содержание