Study of the glass transition region in amorphous selenium by EXAFS

Summary

EXAFS spectra of amorphous bulk selenium and Se₈₀Te₂₀ alloy have been analysed in the temperature range of the glass transition region (−15 to 37°C). α-Se shows an unexpected behaviour because the modulated part of the X absorption increases with the temperature, irrespectively of the action of the EXAFS Debye-Waller factor from which one expects an opposite behaviour. Analogous features do not appear in the Se₈₀Te₂₀ alloy, probably because of the role played by the intramolecular covalent Se−Te bond strength, weaker than the corresponding Se−Se. In the absence of suitable models for the temperature dependence of the microscopic processes occurring in glasses nearT _g, a tentative explanation is proposed in terms of the temperature dependence of the backscattering amplitude functionF(k).

Riassunto

Il selenio amorfo e lega Se₈₀Te₂₀ sono stati studiati con tecnica EXAFS nell'intervallo delle temperature noto come regione della transizione vetrosaT _g (da −15 a 37°C). Il selenio amorfo mostra un comportamento inaspettato per effetto dell'aumento, con la temperatura sottoT _g, della parte modulata dell'assorbimento dei raggi X, in contrasto con quanto ci si aspetterebbe per l'effetto di smorzamento del fattore di Debye-Waller. Un comportamento analogo non si riscontra invece nella lega Se₈₀Te₂₀ dove, probabilmente, il legame covalente intracatena Se−Te, piú debole del corrispondente Se−Se, rende piú efficace l'azione di smorzamento del fattore di Debye-Waller, smascherando altri effetti. In assenza di modelli adeguati che descrivono la dipendenza dalla temperatura dei processi microscopici nei materiali vetrosi nella regione della transizione vetrosa, si ipotizza che il comportamento ≪anomalo≫ del selenio sia attribuibile ad una dipendenza dalla temperatura della funzione ampiezza di backscatteringF(k).

Резюме

Анализируются спектры EXAFS аморфного объемного селена и сплава Se₈₀Te₂₀ в области температур переходной области стекла (от 15° до 37°C). а-Se обнаруживает неожиданное поведение, потому что модулированная часть Х поглощения увеличивается с температурой, независимо от действия фактора дебая-Уоллера EXAFS, который предполагает противоположное поведение. Аналогичные особенности не возникают в сплаве Se₈₀Te₂₀, так как сила межмолекулярной ковалентной связи Se−Te, по-видимому, слабее, чем соответствующвя связь Se−Se. В отсутствии соответствующих моделей для температурной зависимости микроскопических процессов, происходящих в стеклах вблизиT _g,a, предлагается предварительное объяснение в терминах температурной зависимости функцииF(k) амплитуды обратного рассеяния.