Photo- and thermostimulated phase transformations in Ge2Sb2Se5–xTex glasses

Автор(и)

  • V. M. Kryshenik Institute of Electron Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Uzhhorod 88017, Ukraine
  • S. M. Hasynets Institute of Electron Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Uzhhorod 88017, Ukraine
  • Y. M. Azhniuk Institute of Electron Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Uzhhorod 88017, Ukraine
  • M. J. Filep Institute of Electron Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Uzhhorod 88017, Ukraine
    Ferenc Rákóczi II Transcarpathian Hungarian Institute, Berehovo
  • V. V. Lopushansky Institute of Electron Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Uzhhorod 88017, Ukraine
  • O. O. Gomonnai Uzhhorod National University, Uzhhorod 88000, Ukraine
  • V. Y. Loya Institute of Electron Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Uzhhorod 88017, Ukraine
  • A. V. Gomonnai Institute of Electron Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Uzhhorod 88017, Ukraine

DOI (Low Temperature Physics):


https://doi.org/10.1063/10.0042178

Ключові слова:

phase-change materials, crystallization, activation energy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy

Анотація

Досліджено кінетику прекристалізації та кристалізації у склах Ge2Sb2Se5–xTex з 0 ≤ x ≤ 1.1, синтезованих методом гартування з розплаву. Аморфну структуру виготовлених зразків підтверджено рентгеноструктурним аналізом і раманівською спектроскопією. Експериментально досліджено неізотермічну кристалізацію сплавів з використанням диференціального термічного аналізу на основі класичного методу Кісінджера. Телуровмісні зразки Ge2Sb2Se5–xTex кристалізуються в гексагональній структурі, а для Ge2Sb2Se5 (x = 0) утворюється орторомбічна фаза. Зі зростанням вмісту телуру в склах Ge2Sb2Se5–xTex температура екзотермічного кристалізаційного піка зменшується, а енергія активації Ea зростає.

Посилання

1. K. Tanaka and K. Shimakawa, Amorphous Chalcogenide Semiconductors and Related Materials (Springer International Poblishing, New York, 2021).https://doi.org/10.1007/978-3-030-69598-9

2. B. J. Eggleton, B. Luther-Davies, and K. Richardson, Nat. Photon 5, 141 (2011). https://doi.org/10.1038/nphoton.2011.309

3. V. M. Kryshenik, Y. M. Azhniuk, and V. S. Kovtunenko, J. Non-Cryst. Solids 512, 112 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2019.02.019

4. Y. Azhniuk, V. Kryshenik, M. Rahaman, V. Loya, V. Lopushansky, A. V. Gomonnai, and D. R. T. Zahn, J. Non-Cryst. Solids 576, 121269 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2021.121269

5. V. M. Kryshenik, J. Non-Cryst. Solids 585, 121528 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2022.121528

6. H. Deng, D. Qi, X. Wang, Y. Liu, S. Shangguan, J. Zhang, X. Shen, X. Liu, J. Wang, and H. Zheng, Opt. Laser Technol. 159, 108953 (2023). https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108953

7. B. Zhang, P. Zeng, Z. Yang, D. Xia, J. Zhao, Y. Sun, Y. Huang, J. Song, J. Pan, H. Cheng, D. Chou, and Z. Li, Photonics Res. 9, 1272 (2021). https://doi.org/10.1364/PRJ.422435

8. M. Wuttig, H. Bhaskaran, and T. Taubner, Nat. Photon 11(8), 465 (2017). https://doi.org/10.1038/nphoton.2017.126

9. Q. Zhang, Y. Zhang, J. Li, R. Soref, T. Gu, and J. Hu, Opt. Lett. 43, 94 (2017). https://doi.org/10.1364/OL.43.000094

10. Y. Zhang, J. B. Chou, J. Li, H. Li, Q. Du, A. Yadav, S. Zhou, M. Y. Shalaginov, Z. Fang, H. Zhong, C. Roberts, P. Robinson, P. Bohlin, C. Ríos, H. Lin, M. Kang, T. Gu, J. Warner, V. Liberman, K. Richardson, and J. Hu, Nat. Commun. 10, 4279 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-12196-4

11. C. C. Popescu, K. Aryana, B. Mills, T. W. Lee, L. Martin-Monier, L. Ranno, J. X. B. Sia, K. P. Dao, H.-B. Bae, S. A. Vitale, M. Kang, K. Richardson, C. A. Ríos, D. Calahan, Y. Zhang, W. M. Humphreys, H. J. Kim, T. Gu, and J. Hu, Adv. Opt. Mater. 13, 2402751 (2025). https://doi.org/10.1002/adom.202402751

12. C. Ríos, Y. Zhang, M. Y. Shalaginov, S. Deckoff-Jones, H. Wang, S. An, H. Zhang, M. Kang, K. A. Richardson, C. Roberts, J. B. Chou, V. Liberman, S. A. Vitale, J. Kong, T. Gu, and J. Hu, Adv. Photonics Res. 2, 2000034 (2021). https://doi.org/10.1002/adpr.202000034

13. H. Zhang, X. Wang, and W. Zhang, Opt. Mater. Express 12, 2497 (2022). https://doi.org/10.1364/OME.462846

14. D. Wiedeman, R. Sharma, E. Bissell, P. Banerjee, C. Schwarz, B. Mills, J. Hu, D. Callagan, and K. A. Richardson, Opt. Mater. Express 14, 2874 (2024). https://doi.org/10.1364/OME.542387

15. J. He, J. Yang, H. Ma, X. Jiang, H. Yuan, and Y. Yu, Photonics 9, 320 (2022). https://doi.org/10.3390/photonics9050320

16. S. X. Gan, K. B. Ng, J. W. Chew, L. S. Tey, W. S. Chong, W. Y. Chong, B. T. Goh, C. K. Lai, S. Madden, D.-Y. Choi, and H. Ahmad, J. Opt. Soc. Am. B 39, 3004 (2022). https://doi.org/10.1364/JOSAB.471940

17. D. Sahoo and R. Naik, Mater. Res. Bull. 148, 111679 (2022). https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2021.111679

18. J. Huang, B. Meng, L. Chen, X. Wang, X. Qu, M. Fan, and C. Zhou, Phys. Rev. B 106, 045416 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.045416

19. T. Halenkovič, M. Baillieul, J. Gutwirth, P. Němec, and V. Nazabal, J. Materiomics 8, 1009 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jmat.2022.02.013

20. M. Luo, X. Li, Z. Zhang, H. Ma, T. Du, X. Jiang, Z. Zhang, and J. Yang, Nanomater. 12, 2261 (2022). https://doi.org/10.3390/nano12132261

21. Y. Zhang, C. Ríos, M. Y. Shalaginov, M. Li, A. Majumdar, T. Gu, and J. Hu, Appl. Phys. Lett. 118, 210501 (2021). https://doi.org/10.1063/5.0054114

22. Z. Xu, K. Park, J. A. Schneeloch, and D. Louca, Appl. Phys. Lett. 117, 193503 (2020). https://doi.org/10.1063/5.0030956

23. Z. Xu, F. Restrepo, J. Zhao, U. Chatterjee, and D. Louca, AIP Adv. 13(4), 045005 (2023). https://doi.org/10.1063/5.0133981

24. M. Driggers and C. Rivero-Baleine, Int. J. Appl. Glass Sci. 11, 415 (2020). https://doi.org/10.1111/ijag.14560

25. M. Kang, R. Sharma, C. Blanco, D. Wiedeman, Q. Altemose, P. Lynch, G. B. J. Sop Tagne, Y. Zhang, M. Y. Shalaginov, C.-C. Popescu, B. M. Triplett, C. Rivero-Baleine, C. M. Schwarz, A. M. Agarwal, T. Gu, J. Hu, and K. A. Richardson, Sci. Rep. 14, 18151 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41598-024-69045-8

26. H. Wang, G. Wang, D. Shi, X. Shen, Y. Lu, and Q. Nie, J. Non-Cryst. Solids 453, 108 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2016.10.003

27. M. N. Kozicki, M. Mitkova, J. Zhu, and M. Park, Microelectr. Eng. 63, 155 (2002). https://doi.org/10.1016/S0167-9317(02)00631-7

28. J.-B. Dory, C. Castro-Chavarria, A. Verdy, J.-B. Jager, M. Bernard, C. Sabbione, M. Tessaire, J.-M. Fédéli, A. Coillet, B. Cluzel, and P. Noé, Sci. Rep. 10, 11894 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-67377-9

29. A. Kumar, V. Kumar, A. Romeo, C. Wiemer, and G. Mariotto, J. Phys. Chem. C 125, 19858 (2021). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c05047

30. R. Holomb, V. Mitsa, E. Akalin, S. Akyuz, and M. Sichka, J. Non-Cryst. Solids 373–374, 51 (2013). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2013.04.032

31. Y. M. Azhniuk, A. V. Gomonnai, V. M. Kryshenik, V. V. Lopushansky, V. Y. Loya, I. M. Voynarovych, and D. R. T. Zahn, Mater. Today Proc. 62, 5759 (2022). https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.653

32. M. Olivier, J. C. Tchahame, P. Němec, M. Chauvet, V. Besse, C. Cassagne, G. Boudebs, G. Renversez, R. Boidin, E. Baudet, and V. Nazabal, Opt. Mater. Expr. 4, 525 (2014). https://doi.org/10.1364/OME.4.000525

33. E. M. Vinod, K. Ramesh, and K. S. Sangunni, Sci. Rep. 5, 8050 (2015). https://doi.org/10.1038/srep08050

34. S. A. Vitale, P. Miller, P. Robinson, C. Roberts, V. Liberman, Q. Du, Y. Zhang, C.-C. Popescu, M. Y. Shalaginov, M. Kang, K. A. Richardson, T. Gu, C. Ríos, and J. Hu, Adv. Photonics Res. 3, 2200202 (2022). https://doi.org/10.1002/adpr.202200202

35. Q. Zheng, Y. Zhang, M. Montazerian, O. Gulbiten, J. C. Mauro, E. D. Zanotto, and Y. Yue, Chem. Rev. 119, 7848 (2019). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00510

36. J. Deubener, M. Montazerian, S. Krüger, O. Peitl, and E. D. Zanotto, J. Non-Cryst. Solids 474, 1 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2017.07.019

37. J. Orava and A. L. Greer, Acta Mater. 139, 226 (2017). https://doi.org/10.1016/j.actamat.2017.08.013

38. B. S. Lee, R. M. Shelby, S. Raoux, C. T. Retter, G. W. Burr, S. N. Bogle, K. Darmawikarta, S. G. Bishop, and J. R. Abelson, J. Appl. Phys. 115, 063506 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4865295

39. W. Zhang, H. Zhang, S. Sun, X. Wang, Z. Lu, X. Wang, J.-J. Wang, C. Jia, C.-F. Schön, R. Mazzarello, E. Ma, and M. Wuttig, Adv. Sci. 10, 2300901 (2023). https://doi.org/10.1002/advs.202300901

40. T. H. Lee and S. R. Elliott, Adv. Mater. 32(28), 2000340 (2020). https://doi.org/10.1002/adma.202000340

41. H. E. Kissinger, Anal. Chem. 29, 1702 (1957). https://doi.org/10.1021/ac60131a045

42. D. Brandová, R. Svoboda, Z. O. Zmrhalová, J. Chovanec, R. Bulánek, and J. Romanová, and J. Therm. Anal. Calorim. 134, 825 (2018).https://doi.org/10.1007/s10973-018-7078-1

43. V. M. Kryshenik, S. M. Hasynets, A. M. Solomon, V. Y. Loya, V. V. Lopushansky, V. M. Rubish, and A. V. Gomonnai, Low Temp. Phys. 51, 88 (2025) [Fiz. Nyzk. Temp. 51, 96 (2025)]. https://doi.org/10.1063/10.0034651

44. H. Parnell, D. Furniss, Z. Tang, N. C. Neate, T. M. Benson, and A. B. Seddon, J. Am. Ceram. Soc. 101, 208 (2018). https://doi.org/10.1111/jace.15212

45. J. Barták, P. Koštál, V. Podzemná, J. Shánělová, and J. Málek, J. Phys. Chem. B 120, 7998 (2016). https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.6b05455

46. R. Svoboda, P. Bezdička, J. Gutwirth, and J. Málek, Mater. Res. Bull. 61, 207 (2014). https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2014.10.032

47. R. Svoboda and J. Málek, J. Therm. Anal. Calorim. 117, 1073 (2014). https://doi.org/10.1007/s10973-014-3910-4

48. R. Svoboda and J. Málek, J. Alloys Compd. 627, 287 (2015). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.12.007

49. W. H. Wei, L. Fang, X. Shen, and R. P. Wang, Phys. Status Solidi B 250, 59 (2013). https://doi.org/10.1002/pssb.201248284

50. H. Wang, T. Guo, Y. Xue, S. Lv, D. Yao, Z. Zhou, S. Song, and Z. Song, Mater. Lett. 254, 182 (2019). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2019.07.031

51. E. Rahier, S. Ran, R. N. Ramond, S. Ma, L. Calmels, S. Saha, C. Mocuta, D. Benoit, Y. Le Friec, M. A. Luong, and A. Claverie, ACS Appl. Electron. Mater. 4, 2682 (2022). https://doi.org/10.1021/acsaelm.2c00038

A. Anderson, A. Sanders, and W. Smith, J. Raman Spectrosc. 31, 403 (2000).
https://doi.org/10.1002/1097-4555(200005)31:5<403::AID-JRS529>3.0.CO;2-K

53.

54. M. Tatsumisago, S.-K. Lee, T. Minami, and Y. Kowada, J. Non-Cryst. Solids 177, 154 (1994). https://doi.org/10.1016/0022-3093(94)90525-8

55. R. Kaindl, D. M. Többens, S. Penner, T. Bielz, S. Soisuwan, and B. Klötzer, Phys. Chem. Minerals 39, 47 (2012).
https://doi.org/10.1007/s00269-011-0458-8

56. G. Mestl, P. Ruiz, B. Delmon, and H. Knözinger, J. Phys. Chem. 98, 11276 (1994). https://doi.org/10.1021/j100095a008

57. P. Makreski, G. Petruševski, S. Ugarković, and G. Jovanovski, Vibr. Spectrosc. 68, 177 (2013). https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2013.07.007

58. Yu. M. Azhniuk, D. Solonenko, V. Yu. Loya, V. M. Kryshenik, V. V. Lopushansky, A. Mukherjee, A. V. Gomonnai, and D. R. T. Zahn, Mater. Res. Expr. 6, 095913 (2019). https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab3241

59. Y. M. Azhniuk, V. V. Lopushansky, Y. I. Hutych, M. V. Prymak, A. V. Gomonnai, and D. R. T. Zahn, Phys. Status Solidi B 248, 674 (2011). https://doi.org/10.1002/pssb.201046112

60. F. J. Manjón, S. Gallego-Parra, P. Rodríguez-Hernández, A. Muñoz, C. Drasar, V. Muñoz-Sanjosé, and O. Oeckler, J. Mater. Chem. C 9 6277 (2021). https://doi.org/10.1039/D1TC00980J

Downloads

Опубліковано

2026-01-04

Як цитувати

(1)
V. M. Kryshenik, S. M. Hasynets, Y. M. Azhniuk, M. J. Filep, V. V. Lopushansky, O. O. Gomonnai, V. Y. Loya, and A. V. Gomonnai, Photo- and thermostimulated phase transformations in Ge2Sb2Se5–xTex glasses , Low Temp. Phys. 52, 105–112, (2026) [Fiz. Nyzk. Temp. 52, 115–123, (2026)] DOI: https://doi.org/10.1063/10.0042178.

Номер

Том 52 № 1 (2026)

Розділ

Статті

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.