TeO2 - GeO2 - ZnO camlarının ısıl analizi ve mikroyapısal incelemesi

Abstract

Ağır elementlerin ve birçok alkali ve toprak alkali metalin oksitleri ile üretilen farklı tellürit cam sistemleri, optik cam oluşumları açısından ilgi çekicidirler. Bu tür camlar görünür ve yakın kızıl ötesi (5,5 um.ye kadar) bölgelerde geçirgendir. Bu nedenle bu camlar optoelektronik cihazlar için en uygun malzemelerdir ve son yıllarda yapılan bir çok çalışmanın başlığını oluşturmuşlardır. Tellürit camlar silikat,borat ve florür camlara kıyasla düşük ergime sıcaklığına, düşük cam geçiş sıcaklığına, yüksek dielektrik sabitine, yüksek kırılma indisine ve ilginç lineer-olmayan optik özelliklere sahiptir. Atmosferik koşullara dirençlidirler ve özellikle lazer uygulamaları için büyük oranda nadir toprak iyonları ile katkılanabilirler. Tellürit camlarının sahip olduğu bu özellikler, kristallenme gibi bazı yapısal değişikliklerden etkilenmektedir. Bu tür camlarda meydana gelebilecek çekirdeklenme ve kristallenme olayları hakkında bilgi sahibi olmak camda çekirdeklenme ve kristallenmenin istenmediği pratik uygulamalarda (optik fiberler,lazer camları, optik dönüşüm cihazları gibi) kararlılığını belirlemek açısından önemlidir. Bu çalışmada, TeCh-GeCVZnO üçlü sistemine ait cam numunelerin, ısıl analizi, kristallenen fazların kristal izasy on kinetiği, ve bu fazların mikroyapı morfolojisi diferansiyel termal analiz (DTA), X-ışmları difraktometresi ve SEM teknikleri ile incelenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda, her bir cam kompozisyonu için DTA yöntemi ile cam geçiş ve kristallenme sıcaklıkları belirlenmiştir. Ayrıca bütün camlarda meydana gelen kristallenme mekanizması hacimsel kristallenme olarak tespit edilmiş, kinetik çalışmalar ile de kristallenme aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır.

Tellurite systems including heavy element oxides and alkaline and earth-alkaline metal oxides are interesting for optical glass formation. Glasses based on them can be easily obtained transparent in the visible and near-infrared regions (up to 5,5 um). They are therefore promising materials for optoelectronic devices and have been the subject, during the last few years, of numerous studies. In comparison with silicate, borate and floride glasses, tellurite glasses have low melting temperature, low glass transition temperature, high dielectric constant and interesting non-linear optical properties. They are resistant to atmospheric moisture and capable of incorporating large concentrations of rare-earth ions into the matrix especially for laser applications. These properties of tellurite glasses can be easily influenced by structural effects such as crystallization. Knowing the nucleation and the crystallization phenomena in such glasses is important to understanding the stability of a glass for practical applications where the formation of nuclei and their subsequent growth to crytals must be avoided (such as in optical fibers, laser glasses, optical switching devices). In the present study, thermal properties, crystallization kinetic of crystallizing phases and microstructural morphology of glass samples of TeOj-GeOa-ZnO ternary system were investigated using differential thermal analysis (DTA), X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. Using DTA measurements, glass transition and crystallization temperatures for each glass composition were determined.Furthermore the crystallization mechanism occuring in all glass samples was found to be bulk crystallization and the crystallization activation energies were also calculated by the kinetic studies.