Structure and physical properties of chalcogenide glasses

par Guang Yang

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Bruno Bureau et de Jean-Christophe Sangleboeuf.

Soutenue en 2012

à Rennes 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences de la matière (Rennes) , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les verres dits de chalcogénures, synthétisés à partir de S, Se et/ou Te, se présentent sous forme de blocs opaques à la lumière visible, mais sont par contre transparents dans l'infrarouge. Ils possèdent d'intéressantes propriétés thermo-mécaniques qui permettent de les mettre sous forme de fibres optiques, de guides planaires ou de lentilles. La contrepartie de ces propriétés exceptionnelles réside dans leurs basses températures caractéristiques et surtout dans une tenue en service qui n'égale pas celle des verres d'oxydes. L'objet de ce travail consiste à chercher à mieux comprendre l'origine de ces comportements en corrélant l'évolution des propriétés structurales d'une part et thermo-mécaniques d'autre part. Pour cela, nous nous sommes appuyés sur deux familles de verres binaires modèles: AsₓSe₁₋ₓ et GeₓSe₁₋ₓ. Pour ces 2 familles, l'ensemble des propriétés thermiques et mécaniques a été mesuré permettant ainsi de suivre leurs évolutions sur une gamme de compositions la plus large jamais obtenue. Des études structurales menées par RMN et Raman conduisent à des corrélations permettant de mieux comprendre les origines structurales des propriétés de ces verres. Ensuite, nous nous sommes intéressés aux comportements de fibres optiques fabriquées à partir de verre dont la formulation est aboutie. Ainsi, une caractérisationcomplètede l'évolution de la viscosité au cours du fibrage a été effectuée in-situ à partir d'un verre de composition As₂Se₃. Enfin, un suivi des effets du vieillissement sur les propriétés mécaniques de fibres en verre de composition Te₂As₃Se₅est proposé.

  • Titre traduit

    Structure and physical properties of chalcogenide glasses


  • Résumé

    This work aims at contributing to refine the structural properties of two simple glassy systems, AsₓSe₁₋ₓ and GeₓSe₁₋ₓ families. Although a lot of insightful research has been done on these glass models, their structural descriptions are still controversial. To achieve our goal, a large set of physical and structural properties was recorded on a same series of glassy samples for each family. The composition dependence of physical properties exhibit an extremum at <r> = 2. 4 in AsxSe1-x glassy system. These results indicates a dramatic structural change at x = 0. 4, which evolves from a pyramidal network in Se-rich region and then transitions to a lower dimension structure containing an increasing number of 0-D molecular inclusions in As-rich region. Moreover, a series of physical properties throughout and above the glass transition, shows a double minimum at <r>=2. 3 and <r>=2. 5 with a local maximum at <r>=2. 4. The observed trend is in agreement with the dimensionality of the network derived from structural data obtained by NMR. In binary GexSe1-x glasses, our results also indicates a dramatic structural change at x = 1/3. For the Ge-rich region, they do not support the tetrahedral model but strongly suggests that the Ge-rich glass network is closer to the GeSe crystalline phase structure. On the other hand, the viscosity of As₂Se₃ glass within the hot-zone region of the fiber drawing process was estimated using the actual temperature distribution and from standard continuum mechanics equations for a linear viscous material. Effect of ageing conditions (ageing in dark, in light and under load) on mechanical property of Te₂As₃Se₅ glass fibers has been investigated.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (159 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université de Rennes I. Service commun de la documentation. Section sciences et philosophie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TA RENNES 2012/27
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