التنبؤ نظريًا بالانحراف في الخصائص الفيزيائية لسبائك Ge-Bi-S الشالكوجينية مع التغيرات التركيبية

الملخص

تمتلك أشباه الموصلات المصنوعة من المواد الشالكوجينية الزجاجية (ChGs) العديد من الخصائص المفيدة ،لا سيما في تطبيقاتها التقنية. يقدم هذا العمل دراسة لتأثير التركيز المتزايد لعنصر الجرمانيوم على الخواص الفيزيائية لسبائك (Ge_XBi₅S_95-X) الشالكوجينية عند ستة نسب مختلفة للجرمانيوم ((x=0, 10, 20, 30, 35 and 45 at.. مع زيادة محتوى الجرمانيوم نقصت عدد الأنماط المرنة، وإلكترونات الزوج الوحيد، والانحراف عن التشبع التكافؤي، وحرارة الانحلال، بينما زادت كل من متوسط عدد التناسق 〈r〉، والقيود، والكثافة، والحجم المولي، مما يشير إلى أن السبائك قد تحولت من النمط المرن إلى النمط الجاسئ.  تم حساب متوسط طاقة الرابطة الكلية، و السالبية الكهربائية، و عرض فجوة الطاقة، ودرجة حرارة الانتقال الزجاجية بتحليل طاقات الرابطة المتكونة وتوزيعها بناءً على نموذج الروابط الكيميائية (CONM). وجد أن كل هذه الخواص تزداد قيمتها بزيادة محتوى الجرمانيوم إلى إن يصل تركيزه إلى 30% ثم تتناقص مع زيادة تركيز محتوى الجرمانيوم اكبر من 30%. تم تفسير هذا السلوك بناءً على عتبة الترشيح الكيميائي (حد الجساءة) للشبيكة التي اقترحها تاناكا حيث تمثل هذه العتبة انتقالًا طوبولوجيًا من الهيكل ثنائي الأبعاد عند r˂2.67 إلى الهيكل ثلاثي الأبعاد عند r≥2.67. نتج عن دمج الجرمانيوم في نظام البزموث- الكبريت الزجاجي خصائص فيزيائية مثيرة للاهتمام مثل انتقال العتبة والتحولات الطورية، مما يؤكد ملائمة هذا المركبات لوسائط التخزين الضوئية.