У дисертаційній роботі представлені результати досліджень інтерференційних ефектів у різноманітних видах електромагнітного випромінювання та іонізаційних втратах енергії релятивістських заряджених частинок в аморфних та кристалічних середовищах. Розглянуті ефекти пов'язані з великими довжинами формування випромінювання та ультрамалими розмірами згустків заряджених частинок. Отримано спрощені аналітичні вирази, що описують просторову еволюцію електромагнітного поля навколо електрона після його вильоту з речовини до вакууму у широкій області відстаней від речовини в межах довжини формування. Узагальнено опис спектрально-кутового розподілу перехідного випромінювання «напівголого» релятивістського електрона при його похилому падінні на металеву мішень на випадок низьких енергій частинки. Отримано вирази для спектрально-кутових та кутових розподілів, а також інтегральної інтенсивності когерентного рентгенівського випромінювання «напівголого» електрона в ультратонкому та товстому кристалах. Отримано вирази для спектрально-кутового розподілу перехідного випромінювання у ближній зоні при його реєстрації за допомогою параболічного фокусуючого дзеркала довільного розміру. Здобуто формули для спектрального розподілу рентгенівського перехідного випромінювання електронів у багатошарових періодичних мішенях для довільного аксіально симетричного поперечного розподілу частинок у пучку та обмеженого розміру активної області детектора випромінювання. Отримано умови для суттєвого посилення інтенсивності такого випромінювання при достатньо малому куті аксептансу детектора. Передбачено ефект суттєвого збільшення перерізу іонізації атомних К-оболонок та інтенсивності характеристичного рентгенівського випромінювання електронами при їх проходженні крізь багатошарові періодичні мішені. Показано, що на іонізаційні втрати електрон-позитронної пари у тонкій мішені, яку вона перетинає після вильоту з іншої мішені, де вона народжується, інтерференційні ефекти впливають на значно більших відстанях від точки народження пари, ніж на іонізаційні втрати пари у тій самій мішені, де вона народжується. Передбачено інтерференційний ефект в іонізаційних втратах електрон-позитронної пари, подібний до такого, що має місце у дифракції Фраунгофера в оптиці. Для іонізаційних втрат пари у тонкій мішені виявлено ефект, що є зворотним до ефекту Чудакова і полягає в перевищенні величиною іонізаційних втрат пари суми незалежних втрат електрона і позитрона. Отримано класичні та квантові вирази для втрат енергії релятивістського електронного банча ультрамалого розміру на іонізацію та збудження атомних оболонок речовини через його форм-фактори в умовах прояву когерентних ефектів у цих втратах. Для електронних ансамблів із періодичною модуляцією густини передбачено резонансний ефект в іонізаційних втратах. Запропоновано новий механізм радіовипромінювання частинок у магнітосфері пульсара, який дає можливість пояснити загадку зміщеного інтерімпульсу для пульсара у Крабоподібній туманності. Передбачено частоту, при якій зміщений інтерімпульс має зникати.^UThe Doctoral Thesis presents the results of studies of interference effects in various types of electromagnetic radiation and ionization energy loss of relativistic charged particles in amorphous and crystalline media. These effects are associated with large radiation formation lengths and ultrasmall size of charged particle bunches. Simplified analytical expressions describing the spatial evolution of electromagnetic field around the electron after its exit from matter into vacuum in a wide range of distances from the matter within the formation length are obtained. The description of spectral-angular distribution of the transition radiation by a “half-bare” relativistic electron at its oblique incidence on a metal target is generalized for the case of low particle energies. Expressions for the spectral-angular and angular distributions, as well as the integral intensity of coherent x-ray radiation by a “half-bare” electron in ultrathin and thick crystals are obtained. Expressions for the spectral-angular distribution of transition radiation in the near-field zone registered with the use of a parabolic focusing mirror of arbitrary size are derived. Formulas for the spectral distribution of x-ray transition radiation by electrons in multifoil periodic targets for an arbitrary axially symmetric transversal particle distribution in the beam and a limited size of the radiation detector active region are obtained. The conditions for a significant increase in the intensity of such radiation for a sufficiently small detector acceptance angle are derived. The effect of significant increase in the atomic K-shell ionization cross section and intensity of characteristic x-ray radiation by electrons in multifoil periodic targets is predicted. It is shown that the ionization loss of an electron-positron pair in a thin target, which it crosses after escaping from another target, where it is created, is influenced by interference effects on much larger distances from the pair creation point than the pair ionization loss in the same target, where it is created. The interference effect in the ionization loss of an electron-positron pair, similar to the one which occurs in the Fraunhofer diffraction in optics, is predicted. For the pair ionization loss in a thin target, the effect, opposite to the Chudakov effect and being the exceeding by the pair ionization loss of the sum of independent electron and positron losses, is revealed. Classical and quantum expressions for the energy loss due to ionization and excitation of atomic shells of matter by an ultrasmall relativistic electron bunch via its form factors under conditions of manifestation of coherent effects in this loss are obtained. For electron ensembles with periodic density modulation, the resonance effect in the ionization loss is predicted. A new mechanism of radio emission by particles in a pulsar magnetosphere is proposed, which makes it possible to explain the mystery of shifted interpulse for the pulsar in the Crab Nebula. The frequency at which the shifted interpulse should disappear is predicted.

  Скачати повний текст

Робота направлена на вирішення важливої науково-практичної проблеми підвищення корозійної стійкості металів в атмосферних умовах та водних нейтральних середовищах, за рахунок використання екологічно безпечних, багатокомпонентних за складом рослинних екстрактів та комбінаційних сумішей на їх основі із синергетичною сполукою — триалкоксисиланом. Уперше розроблено обґрунтований підхід до створення інгібіторів корозії комплексної дії на основі природних органічних сполук жомів плодово-ягідних культур і прогнозування їх інгібувальних властивостей, який базується на використанні системи екстрагентів i-PrOH:EtOH:H2O/ 0–40%:25–30%:15–25% для вилучення широкого спектра органічних сполук з рослинної сировини, з урахуванням компонентного складу та антиоксидантної активності, закономірностей адсорбційної поведінки та механізму дії, зв'язку їх захисних властивостей з хімічними перетвореннями складових сполук у корозійних середовищах та поверхні металу. Продемонстровано зв'язок між антиоксидантною дією та інгібуючою здатністю рослинних екстрактів та запропоновано використання антиоксидантної активності як прогностичного параметра інгібуючої ефективності рослинних екстрактів. Уперше встановлено, що при використанні рослинних екстрактів як інгібіторів атмосферної корозії, пролонгований процес обумовлений сповільненою кінетикою випаровування летких сполук, утворенням адсорбованих шарів, їхніми хімічними та структурними перетвореннями на поверхні сталі. У нейтральному водному середовищі закономірністю формування захисної плівки є пролонгований процес формуванням продуктів реакції конденсації, а саме флаванол-антоціанових та флаванол-альдегідних аддуктів, що, як наслідок, і викликає вторинне інгібування корозійного процесу та обумовлює проінгібуючий ефект рослинних екстрактів. Встановлено ефективність використання екстрактів жомів плодово-ягідних культур як інгібіторів корозії вуглецевих сталей, міді та її сплавів в атмосферному середовищі при постійній вологості повітря і температурі без конденсації вологи на зразках і водних нейтральних корозійно-агресивних середовищах (98–99%) в інтервалі 20–50 ˚С у статичних умовах і у потоці рідини. Розроблені комбінаційні інгібітори корозії на основі екстрактів жомів плодово-ягідних культур та 3-амінопропілтріетоксисилану, що забезпечують синергетичний ефект протикорозійної дії як чорних, так і кольорових металів. Доведена практична доцільність застосування нових інгібіторів корозії як присадки до змащувально-охолоджуючих рідин та лакофарбового покриття.^UThe dissertation work is aimed at solving the important scientific and practical problem of increasing the corrosion resistance of metals in atmospheric conditions and aqueous neutral environments, due to the use of environmentally safe, multi-component plant extracts and combination mixtures based on them with a synergistic compound - trialkoxysilane.For the first time, a reasoned approach to the creation of corrosion inhibitors of complex action based on natural organic compounds of pulps of fruit and berry cultures and prediction of their inhibitory properties was developed, which is based on the use of the solvent system i-PrOH:EtOH:H2O/0–40%:25–30%:15–25% for the extraction of a wide range of organic compounds from plant raw materials, taking into account the component composition and antioxidant activity, patterns of adsorption behavior and mechanism of action, the connection of their protective properties with chemical transformations of constituent compounds in corrosive environments and metal surfaces. The connection between the antioxidant effect and the inhibitory capacity of plant extracts was demonstrated and the use of antioxidant activity as a prognostic parameter of the inhibitory efficiency of plant extracts was proposed. For the first time the qualitative composition and quantitative content of the main classes of compounds extracted from plant raw materials by the solvent system i-PrOH:EtOH:H2O/45:30:25 (aldehydes (14,34–9,19%), ketones 1,07–7,7%), alcohols (1,5–8,4%), terpenes/ monoterpene phenols (8,06–12,34%) of polyphenolic compounds are flavonoids, phenolic acids (16,59–21,12%), anthocyanins (10,7–17,75%), flavonols (9,9–14,75%). For the first time it was found that the volatile compounds of the obtained extracts of grape, apricot, peach and tomato cakes are 10 aldehydes (hexanal, heptanal, butanal, (E,E)-2,4-hexadienal, octanal, benzaldehyde, 2-phenylacetaldehyde, furfuraldehyde, vanillin), hexylacetate, alcohols, 2 ketones (β-ionone, 6-methyl-5-hepten-2-one) and 7 terpene compounds (linalool, limonene, β-cyclocitral, thymol, carvacrol, geraniol, α-terpenyol).For the first time, it was established that when plant extracts are used as atmospheric corrosion inhibitors, the prolonged process is caused by the slowed down kinetics of evaporation of volatile compounds, the formation of adsorbed layers, and their chemical and structural transformations on the steel surface. In a neutral water environment, the regularity of the formation of a protective film is a prolonged process of formation of condensation reaction products, namely flavanol-anthocyanin and flavanol-aldehyde adducts which, as a result, causes secondary inhibition of the corrosion process and determines the pro-inhibitory effect of plant extracts. The effectiveness of the use of fruit and berry pulp extracts as corrosion inhibitors of carbon steels, copper and its alloys in the atmospheric environment at constant air humidity and temperature without moisture condensation on samples and aqueous neutral corrosive environments (98–99%) in the range 20– 50 ˚С in static conditions and in a liquid flow.Combined corrosion inhibitors based on extracts of pulp of fruit and berry crops and 3-aminopropyltriethoxysilane have been developed, which provide a synergistic anti-corrosion effect of both ferrous and non-ferrous metals. The practical expediency of using new corrosion inhibitors as additives to lubricating and cooling fluids and paint coatings has been proven. It is established that the increase of inhibitory efficiency in the combined action of combinations of plant extracts of grape, apricot, peach and tomato cakes with organosilane is due to chemisorption processes with the formation of siloxane (Si-O-Si), (Si-O-C) and metalsiloxane bonds that promote the formation of a polymeric film on the metal surface, which consists of molecules of plant extract / compounds of their chemical transformation and the products of their copolymerization with organosilane.

Мета дослідження - розробка ефективної заміни токсичних хроматів у лакофарбових покриттях на дюралюмінієвих сплавах. Виявлено синергічний ефект інгібування корозії дюралюмінієвих сплавів композицією на основі цинкфосфатного та кальцієвмісного пігментів у синтетичному кислому дощі. Розроблено модель дюралюмінієвого сплаву, яка дає можливість з'ясувати механізм захисної дії інгібувальних пігментів та їх композицій. Встановлено, що композиція фосфатного та кальцієвмісного іонообмінного пігментів забезпечує ступінь захисту дюралюмінієвого сплаву від корозії в кислому дощовому розчині близько 92 %, а хромат - не більше 75 %. Нова пігментна композиція більш суттєво знижує ефективність катодного процесу на інтерметалічній фазі сплаву, ніж хромат, внаслідок формування корозійнотривкої плівки цинку та кальцію фосфатів. Виділення міді на поверхні дюралюмінієвого сплаву біля інтерметалічних включень гальмується. Запропоновано склад інгібованої грунтовки на епоксидній основі для захисту алюмінієвих сплавів від корозії та проведено її дослідно-промислову перевірку.

  Скачати повний текст

Охарактеризовано желатиновий гель фотоплівок як реакційне середовище за шкалою полярності розчинників і використано для створення прозорих індикаторних плівок для виявлення та визначення органічних речовин. Індикаторні плівки для первинних ароматичних амінів одержано іммобілізацією альдегідів (ваніліну, n-диметиламінобензальдегіду) в додатково гідрофорбізований желатиновий шар. Установлено особливості утворення основ Шиффа в желатиновому гелі. Показано можливість використання високодисперсних гексаціанофератів (II) Cu (II) та Co(II), синтезованих у желатиновому гелі фотоплівок як аналітичних реагентів для виявлення та визначення нітроксоліну. Прозорі індикаторні плівки придатні для спектрофотометричних визначень, контролю слідів розчину на твердих поверхнях, аналізу мутних середовищ, суспензій.

  Скачати повний текст

Розроблено математичне, інформаційне та лінгвістичне забезпечення для систем автоматизованого проектування (САПР) гідравлічних мікроелектромеханічних систем. Описано математичну модель рідинного термоактюатора для компонентного рівня даного проектування, на основі використання рівняння Ван-дер-Ваальса для визначення тиску газо-рідинної суміші на пружний елемент мікропристрою, що допомагає підвищити ефективність та точність вихідних результатів. Вдосконалено математичні моделі мікропомп з п'єзоелектричним та електростатичним приводами, в яких використовуються рівняння в часткових похідних для визначення прогину та напружень в тонкій мембрані, проаналізовано вихідні параметри з різним конструктивним виконанням пружного елемента. Зазначено, що інформаційне та лінгвістичне забезпечення, які складаються з структури даних та формату опису конструкцій мікрогідравлічних пристроїв, допомогло вдосконалити бібліотеку математичних моделей та розширити функціональні можливості БД САПР за допомогою використання XML-формату.

  Скачати повний текст

Дослідження фізичних властивостей нанорозмірних об'єктів, тонких напівпровідникових та металевих продемонстрували наявність унікальних функціональних властивостей цих матеріалів у порівнянні з об'ємними. Саме фізичні явища на границях розділу фаз, квантово-розмірні ефекти дозволяють створювати нові мікроелектронних приладів і схем, в яких розміри активних елементів складають десятки і навіть одиниці нанометрів. Дослідження таких структур та технологічні рішення з їх виготовлення потребують застосування нових методик, як враховують специфіку досліджуваних об'єктів. До таких методик безумовно слід віднести іонно-променеві технології. Застосування цих технологій дозволяє формувати нові матеріали, або провадити їх радикальну структурну і фазов модифікацію, а це потребує детального вивчення фізичних процесів із залученням найсучасніших методів досліджень. Одним з найпотужніших методів вивчення домішкового складу речовин є мас спектрометрія вторинних іонів. В першому розділі зроблено короткий огляд літератури по темі дисертації та виділено проблеми, які потребують детальн вивчення. Приведено опис методу часо-пролітної мас-спектрометрії, визначено оптимальні параметри вимірювань, які дозволяють досліджувати структури нанометрових розмірів. Методом іонної імплантації ряду домішок було виготовлено тестові зразки для калібровки результатів мас-спектрометричних досліджень, що дозволило проводити кільк вимірювання концентрації домішок. Визначено коефіцієнти елементної чутливості методу та з використанням структур з дельта-легованими щарами досягнута роздільна здатність методу часо-пролітної мас-спектрометрії по глибині порядку 1нм. В другому розділі розроблено чисельну процедуру розрахунків вольт-амперних характеристик, яка була застосованадля аналізу InSb діода з p-n переходом і було визначено оптимальний профіль легування InSb іонами Be+. Показано, що для забезпечення оптимальних параметрів фотодіодів необхідно проводити імплантацію берилію з різними енергіями. За допомогою мас-спектрометрії було досліджено профілі розподілу легуючої домішки і визначено оптимальну глибину залягання p-n переходу. Досліджено процеси фотонного відпалу імплантованих структур, визначено оптимал параметри відпалу. Показано, що при відпалах формуються оксиди індію та антимону, а також відбувається сегрегація антимону. Знайдено режими додаткової обробки, які приводять до зменшення таких паразитних ефектів. Досліджено процеси пасивації діодних структур і показано, що оптимальними покриттями є плівки нітріду кремнію, леговані воднем. Розроблено технологію та виготовлено експериментальні зразки фотодіодів. Третій розділ присвячено дослідженням процесів гетерування кисню при імплантації іонів вуглецю. Показано, що гетерований з об'єму кисень накопичується в області розподілу вакансій та на границі розділу фаз природній окисел – кремній. Визначено оптимальні технологічні режими для генерації термодонорних центрів. Знайдено оптимальну дозу імплантації і температуру відпалу ефективної генерації ТД центрів. Показано, що область формування ТД центрів залежить від енергії імплантації іонів вуглецю. Фоточутливість структур з прихованим n+ шаром визначається процесами рекомбінації носіїв струм приповерхневій дефектній області. В четвертому розділі дисертації проведено дослідження двошарових структур Pt/Fe,які отримували методом магнетронного напорошення. Еволюцію їх структури та магнітних властивостей після відпалів та іонного легування досліджували методами XRD і SIMS. Було показано, що імплантація іонів N+ дозволяє зменшити як температуру, так і час відпалу, необхідний для сприяння дифузійно-структурним фазовим переходам. Зробл висновок, що застосування іонного легування є перспективним шляхом для створення самоорганізованого способ формування гетероструктур. П'ятий розділ дисертації містить результати досліджень багатошарових структур Co/Si, Mo/Si та AlN/GaN після їх модифікації іонною імплантацією домішок. Знайдено новий ефект, який полягає в збільшенні номінальної товщини існування аморфно-кластерного стану плівок кобальту і затримці подальшої вибухової кристалізації зростаючої плівки кобальту завдяки легуванню атомами вуглецю. Показано, що накопичення кисню на інтерфейсах Mo/Siє однією з основних причин деградації багатошарової структури під час перегріву. 3D-вимірювання TOF-SIMS дозволили виявити місця проникнення кремнію в молібден.^UStudies of the physical properties of nanoscale objects, thin semiconductor and metal films have demonstrated the unique functional properties of these materials compared to bulk ones. It is the physical phenomena at the phase boundaries, quantum- dimensional effects allow to create new generations of microelectronic devices and circuits in which the size of the active elements are tens or even units of nanometers. Research of such structures and technological solutions for their manufacture require the use of new techniques that take into account the specifics of the studied objects. Such techniques should certainly include ion-beam technology. The application of these technologies allows to form new materials, or to carry out their radical structural and phase modification, and this requires a detailed study of physical processes with the involvement of the most modern research methods. One of the most powerful methods for studying the impurity composition of substances is the mass spectrometry of secondary ions. The first section provides a brief overview of the literature on the topic of the dissertation andhighlights the problems that require detailed study. The description of the time-of-flight mass spectrometry method is given, the optimal measurement parameters are determined, which allow to investigate the structures of nanometer dimensions. By the method of ion implantation of a number of impurities, test samples were made to calibrate the results of mass spectrometric studies, which allowed quantitative measurements of the concentration of impurities. The coefficients of elemental sensitivity ofthe method were determined and the resolution of the time-of-flight mass spectrometry method at a depth of the order of 1 nmwas achieved using structures with delta-doped layers. In the second section, a numerical procedure for calculating the current- voltage characteristics was developed, which was used to analyze the InSb diode with a p-n junction and determined the optimal doping profile of InSb implanted by Be+ ions. It is shown that to ensure optimal parameters of photodiodes it is necessary to implant beryllium with different energies. Using mass spectrometry, the distribution profiles of the doping impurity wer investigated and the optimal depth of the p-n junction was determined. The processes of photon annealing of implant structures are investigated, the optimal annealing parameters are determined. It has been shown that oxides of indium and antimony are formed during annealing, and antimony segregation also occurs. Modes of additional processing which lead to reduction of such parasitic effects are found. The processes of passivation of diode structures have been studied and it has been shown that the optimal coatings are silicon nitride films doped with hydrogen. The technology was developed and experimental samples of photodiodes were made. The third section is devoted to the study of oxygen generation processes during t implantation of carbon ions. It is shown that the oxygen generated from the volume accumulates in the area of vaca distribution and at the phase boundary of natural oxide - silicon. The optimal technological modes for the generation thermodonor centers are determined. The optimal implantation dose and annealing temperature for efficient generation of TD centers were found. It is shown that the region of formation of TD centers depends on the energy of implantation of carbon ions. The photosensitivity of structures with a hidden n+ layer is determined by the processes of recombination of charg carriers in the near-surface defective region. In the fourth section of the dissertation, a study of two-layer Pt / Fe structures obtained by magnetron sputtering was performed. The evolution of their structure and magnetic properties after annealing andion doping was studied by XRD and SIMS methods. It has been shown that the implantation of N+ ions can reduce both the temperature and the annealing time required to promote diffusion-structural phase transitions. It is concluded that the use of ion doping is a promising way to create a self-organizing method of heterostructure forming. The fifth section o dissertation contains the results of studies of multilayer structures Co/Si, Mo/Si and AlN/GaN after their modification by ion implantation of impurities. A new effect is found, which consists in increasing the nominal thickness of the existence of the amorphous-cluster state of cobalt films and delaying the subsequent explosive crystallization of the growing cobalt film due to doping with carbon atoms. It is shown that the accumulation of oxygen at the Mo/Si interfaces is one of the main causes of degradation of the multilayer structure during overheating. 3D-measurements of ToF-SIMS revealed the penetration of silicon into molybdenum.

Дослідження фізичних властивостей нанорозмірних об'єктів, тонких напівпровідникових та металевих плівок продемонстрували наявність унікальних функціональних властивостей цих матеріалів у порівнянні з об'ємними. Саме фізичні явища на границях розділу фаз, квантово-розмірні ефекти дозволяють створювати нові покоління мікроелектронних приладів і схем, в яких розміри активних елементів складають десятки і навіть одиниці нанометрів. Дослідження таких структур та технологічні рішення з їх виготовлення потребують застосування нових методик, які враховують специфіку досліджуваних об'єктів. До таких методик безумовно слід віднести іонно-променеві технології. Застосування цих технологій дозволяє формувати нові матеріали, або провадити їх радикальну структурну і фазову модифікацію, а це потребує детального вивчення фізичних процесів із залученням найсучасніших методів досліджень. Одним з найпотужніших методів вивчення домішкового складу речовин є мас спектрометрія вторинних іонів.В першому розділі зроблено короткий огляд літератури по темі дисертації та виділено проблеми, які потребують детального вивчення. Приведено опис методу часо-пролітної мас-спектрометрії, визначено оптимальні параметри вимірювань, які дозволяють досліджувати структури нанометрових розмірів. Методом іонної імплантації ряду домішок було виготовлено тестові зразки для калібровки результатів мас-спектрометричних досліджень, що дозволило проводити кількісні вимірювання концентрації домішок. Визначено коефіцієнти елементної чутливості методу та з використанням структур з дельта-легованими щарами досягнута роздільна здатність методу часо-пролітної мас-спектрометрії по глибині порядку 1 нм. В другому розділі розроблено чисельну процедуру розрахунків вольт-амперних характеристик, яка була застосована для аналізу InSb діода з p-n переходом і було визначено оптимальний профіль легування InSb іонами Be+. Показано, що для забезпечення оптимальних параметрів фотодіодів необхідно проводити імплантацію берилію з різними енергіями. За допомогою мас-спектрометрії було досліджено профілі розподілу легуючої домішки і визначено оптимальну глибину залягання p-n переходу. Досліджено процеси фотонного відпалу імплантованих структур, визначено оптимальні параметри відпалу. Показано, що при відпалах формуються оксиди індію та антимону, а також відбувається сегрегація антимону. Знайдено режими додаткової обробки, які приводять до зменшення таких паразитних ефектів. Досліджено процеси пасивації діодних структур і показано, що оптимальними покриттями є плівки нітріду кремнію, леговані воднем. Розроблено технологію та виготовлено експериментальні зразки фотодіодів.Третій розділ присвячено дослідженням процесів гетерування кисню при імплантації іонів вуглецю. Показано, що гетерований з об'єму кисень накопичується в області розподілу вакансій та на границі розділу фаз природній окисел – кремній. Визначено оптимальні технологічні режими для генерації термодонорних центрів. Знайдено оптимальну дозу імплантації і температуру відпалу для ефективної генерації ТД центрів. Показано, що область формування ТД центрів залежить від енергії імплантації іонів вуглецю. Фоточутливість структур з прихованим n+ шаром визначається процесами рекомбінації носіїв струму в приповерхневій дефектній області.В четвертому розділі дисертації проведено дослідження двошарових структур Pt/Fe, які отримували методом магнетронного напорошення. Еволюцію їх структури та магнітних властивостей після відпалів та іонного легування досліджували методами XRD і SIMS. Було показано, що імплантація іонів N+ дозволяє зменшити як температуру, так і час відпалу, необхідний для сприяння дифузійно-структурним фазовим переходам. Зроблено висновок, що застосування іонного легування є перспективним шляхом для створення самоорганізованого способу формування гетероструктур.П'ятий розділ дисертації містить результати досліджень багатошарових структур Co/Si, Mo/Si та AlN/GaN після їх модифікації іонною імплантацією домішок. Знайдено новий ефект, який полягає в збільшенні номінальної товщини існування аморфно-кластерного стану плівок кобальту і затримці подальшої вибухової кристалізації зростаючої плівки кобальту завдяки легуванню атомами вуглецю. Показано, що накопичення кисню на інтерфейсах Mo/Si є однією з основних причин деградації багатошарової структури під час перегріву. 3D-вимірювання TOF-SIMS дозволили виявити місця проникнення кремнію в молібден.^UStudies of the physical properties of nanoscale objects, thin semiconductor and metal films have demonstrated the unique functional properties of these materials compared to bulk ones. It is the physical phenomena at the phase boundaries, quantum-dimensional effects allow to create new generations of microelectronic devices and circuits in which the size of the active elements are tens or even units of nanometers. Research of such structures and technological solutions for their manufacture require the use of new techniques that take into account the specifics of the studied objects. Such techniques should certainly include ion-beam technology. The application of these technologies allows to form new materials, or to carry out their radical structural and phase modification, and this requires a detailed study of physical processes with the involvement of the most modern research methods. One of the most powerful methods for studying the impurity composition of substances is the mass spectrometry of secondary ions. The first section provides a brief overview of the literature on the topic of the dissertation and highlights the problems that require detailed study. The description of the time-of-flight mass spectrometry method is given, the optimal measurement parameters are determined, which allow to investigate the structures of nanometer dimensions. By the method of ion implantation of a number of impurities, test samples were made to calibrate the results of mass spectrometric studies, which allowed quantitative measurements of the concentration of impurities. The coefficients of elemental sensitivity of the method were determined and the resolution of the time-of-flight mass spectrometry method at a depth of the order of 1 nm was achieved using structures with delta-doped layers.In the second section, a numerical procedure for calculating the current-voltage characteristics was developed, which was used to analyze the InSb diode with a p-n junction and determined the optimal doping profile of InSb implanted by Be+ ions. It is shown that to ensure optimal parameters of photodiodes it is necessary to implant beryllium with different energies. Using mass spectrometry, the distribution profiles of the doping impurity were investigated and the optimal depth of the p-n junction was determined. The processes of photon annealing of implanted structures are investigated, the optimal annealing parameters are determined. It has been shown that oxides of indium and antimony are formed during annealing, and antimony segregation also occurs. Modes of additional processing which lead to reduction of such parasitic effects are found. The processes of passivation of diode structures have been studied and it has been shown that the optimal coatings are silicon nitride films doped with hydrogen. The technology was developed and experimental samples of photodiodes were made. The third section is devoted to the study of oxygen generation processes during the implantation of carbon ions. It is shown that the oxygen generated from the volume accumulates in the area of vacancy distribution and at the phase boundary of natural oxide - silicon. The optimal technological modes for the generation of thermodonor centers are determined. The optimal implantation dose and annealing temperature for efficient generation of TD centers were found. It is shown that the region of formation of TD centers depends on the energy of implantation of carbon ions. The photosensitivity of structures with a hidden n+ layer is determined by the processes of recombination of charge carriers in the near-surface defective region.In the fourth section of the dissertation, a study of two-layer Pt / Fe structures obtained by magnetron sputtering was performed. The evolution of their structure and magnetic properties after annealing and ion doping was studied by XRD and SIMS methods. It has been shown that the implantation of N+ ions can reduce both the temperature and the annealing time required to promote diffusion-structural phase transitions. It is concluded that the use of ion doping is a promising way to create a self-organizing method of heterostructure forming. The fifth section of the dissertation contains the results of studies of multilayer structures Co/Si, Mo/Si and AlN/GaN after their modification by ion implantation of impurities. A new effect is found, which consists in increasing the nominal thickness of the existence of the amorphous-cluster state of cobalt films and delaying the subsequent explosive crystallization of the growing cobalt film due to doping with carbon atoms. It is shown that the accumulation of oxygen at the Mo/Si interfaces is one of the main causes of degradation of the multilayer structure during overheating. 3D-measurements of ToF-SIMS revealed the penetration of silicon into molybdenum.

Дисертацію присвячено дослідженню ефективності управління іонними пучками різних елементів великого початкового діаметру низької і середньої енергій за допомогою сильнострумової плазмової лінзи та впливу на якість фокусування пучка притаманних даній лінзі аберацій. Виявлено від яких параметрів та як залежить фокусуюча дія такої лінзи. Визначено залежність статичних характеристик лінзи від конфігурації силових ліній магнітного поля, розподілу зовнішнього потенціалу у електродах та їх кількості й сили струму пучка, що фокусується. Розглянуто можливість використання сферичної аберації для управління профілем густини струму пучка на мішені в заданому перерізі вісі Z. Запропоновано формулу розрахунку радіального профілю потенціалу у тонкій плазмовій лінзі необхідного для одержання однорідного на мішені профілю густини струму пучка. Експериментально доведено можливість побудови плазмової лінзи, позбавленої сферичної аберації та досліджено дію моментної аберації. Розкрито вплив моментної аберації на фокусування пучка великого початкового діаметру за відсутності сферичної аберації та можливий спосіб її використання. Запропоновано формулу розрахунку мінімального радіуса пучка з урахуванням дії моментної аберації. Досліджено дрібномасштабні коливання нерегулярного характеру, що виникають у позбавленій сферичної аберації лінзі. Подано інтегральні характеристики даної динамічної аберації, які добре узгоджуються з висновками із запропонованої теорії їх виникнення.

  Скачати повний текст

Хрипунов М. Г. Активаційні процеси в плівках телуриду кадмію. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 105 «Прикладна фізика та наноматеріали» (10 – Природничі науки). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2021. Актуальність проведення даного дисертаційного дослідження полягає в необхідності подальшого розвитку фізико-технологічних основ активаційних обробок базових шарів телуриду кадмію для створення нових промислових технологій виробництва плівкових сонячних елементів і перспективності запровадження експериментальних досліджень активаційних процесів у плівках телуриду кадмію під впливом високочастотних електричних імпульсів для розроблення НВЧ активних приладових структур. Ключові слова: плівки телуриду кадмію, базові шари, сонячні елементи, світові вольт-амперні характеристики, вихідні парметри, світлові діожні характеристики, моностабільне переключення, високочастотні електромагнітні імпульсі, час перемикання, інжекція електронів.^UKhrypunov M.G. Activation processes in cadmium telluride films. – Qualifying scientific work on the rights of the manuscript. Dissertation for the degree of doctor of philosophy in the specialty 105 «Applied physics and nanomaterials» (10 – Natural sciences). - National technical university «Kharkiv polytechnic institute». - Taras Shevchenko National University of Kyiv, 2021. 5 The relevance of this dissertation research is the need for further development of physical and technological bases of activation treatments of cadmium telluride base layers to create new industrial technologies for the production of film solar cells and the prospects of introducing experimental studies of activation processes in cadmium telluride films under the influence of high frequency electric pulses for development of microwave active instrument structures. Key words: cadmium telluride films, base layers, solar cells, light current-voltage characteristics, output parameters, light diode characteristics, monostable switching, high-frequency electromagnetic pulses, switching time, electron injection.

Досліжено випарні охолодники непрямого типу (НВО), в яких охолодження повітря досягається без прямого контакту з водою. З метою інтенсифікації процесу тепломасопереносу розроблено НВО на основі апаратів плівкового типу з багатоканальною структурою насадики та роздільним рухом потоків газу та рідини, а також регулярною шорсткістю (РШ) поверхні та капілярно-пористим покриттям. Виконано моделювання процесів сумісного тепломасопереносу у НВО з урахуванням термічних опорів потоків газу та рідини, особливостей течії рідинної плівки на поверхнях із РШ. Експериментально одержано залежності, які забезпечують розрахунок і проектування охолодників. Визначено умови роботи випарних охолодників прямого та непрямого типів, комбінованих і багатоступеневих. Зроблено висновок, що створення випарно-парокомпресійних систем забезпечує функціонування випарного охолодника на високому температурному рівні, за якого він достатньо ефективний, та дозволяє використати допоміжний повітряний потік для обдування конденсатора ХМ, а також знизити витрати води на підживлення замість випарованої у НВО. Встановлено, що відносна вологість 35 - 45 % забезпечує повне компенсування витрат на випарювання.Наведено результати загального екологічного аналізу альтернативних рішень з використанням методології та бази даних "Повний життєвий цикл". Виявлено, що альтернативна система АСКП випарно-парокомпресійних охолоджувачів (НВО/ХМ) забезпечує менше виснаження природних ресурсів у порівнянні з традиційною та менше впливає на глобальну зміну клімату. Показано, що найбільший вплив на довкілля відбувається під час експлуатації системи, внесок періоду виробництва складає близько 20 % від внеску за весь життєвий цикл, а внесок періоду утилізації незначний, загальний екологічний вплив для альтернативної системи складає всього 64,5 % від такого ж впливу для традиційної системи.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання розвитку наукових та інженерних основ створення альтернативних систем кондиціонування повітря з використанням методів випарного охолодження. Описано випарні охолодники непрямого типу (НВО), у яких охолодження повітря відбувається без прямого контакту з водою. Розроблено НВО на базі апаратів плівкового типу з багатоканальною структурою насадки та роздільним рухом потоків газу та рідини, а також регулярною шорсткістю поверхні, як метод інтенсифікації тепломасообміну. Проведено моделювання процесів сумісного тепломасопереносу у НВО з урахуванням термічних опорів потоків газу та рідини, особливостей течії рідинної плівки на поверхнях із регулярною шорсткістю поверхні, характеру розподілу сухих і змочених ділянок поверхні насадження. Одержано залежності, що забезпечують розрахунок і проектування охолодників. Розглянуто умови роботи випарних охолодників прямого та непрямого типів, комбінованих і багатоступеневих. Відзначено, що створення випарно-парокомпресійних систем допомагає "включити" випарний охолодник на високому температурному рівні, проаналізовано ефективність використання допоміжного повітряного потоку для обдування конденсатора холодильної машини, зниження витрати води на підживлення замість випаруваної у НВО. Доведено, що за відносної вологості 35 - 45 % витрати на випарювання компенсуються повністю.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Експериментально виявлено дальній магнітний порядок у шаруватих наногранулярних плівках метал/ізолятор, обумовлений дипольними міжгранульними взаємодіями (так званий суперферомагнітний стан). Побудовано повну магнітну фазову діаграму таких систем у координатах густина гранул - температура. Виявлено, що метод електронно-променевого співвипаровування, що використовується для виготовлення гранулярних плівок у широкому діапазоні концентрацій, призводить до виникнення великої площинної одноосної анізотропії, чутливої до складу плівки. Розроблено теорію феромагнітного резонансу (ФМР) у гранулярних плівках з урахуванням розміру гранул і температури, що дозволило описати результати, одержані за даним та попередніми дослідженнями. Установлено кореляції між структурною та магнітною перколяціями, а також поведінкою тунельного магнітоопору у шаруватих гранулярних плівках. З'ясовано, що магнеторезистивні властивості наногранулярних шаруватих плівок метал - ізолятор не залежать від кількості шарів. Спостережено явище повільної електричної релаксації, яке полягає у повільному зменшенні напруги після відключення джерела струму зі стаціонарного стану, за низьких температур час такої релаксації досягав десятків секунд. Доведено взаємозв'язок між площинною анізотропією 4-го порядку у квадратних гратках циліндричних магнітних мікродисків і шириною лінії феромагнітного резонансу у цій системі. Теоретично обгрунтовано ефекти, що було спостережено. Експериментально виявлено й описано просторове квантування дипольних спінових хвиль у перпендикулярно намагнічених плоских циліндричних мікродисках.

  Скачати повний текст

Розроблено асимптотичні методи дослідження крайових задач у густих сингулярно вироджувальних з'єднаннях різних типів та у тонких перфорованих областях з швидко змінною товщиною. Досліджено асимптотичну поведінку розв'язків основних крайових задач математичної фізики, побудовано перші члени асимптотики та доведено асимптотичні оцінки. Вивчено вплив крайових умов, які задаються на межах густих з'єднань, геометричної конфігурації густих з'єднань і збурених коефіцієнтів задачі на асимптотичну поведінку власних значень і власних функцій спектральних задач у густих з'єднаннях. Доведено теореми про існування та концентрацію спектра певного класу самоспряжених оператор-функцій. Запропоновано схему дослідження асимптотичної поведінки власних значень і власних функцій сім'ї самоспряжених компактних операторів залежних від малого параметра. Розроблено схему побудови спеціальних операторів продовження зі збереженням класу простору для розв'язків крайових задач у густих з'єднаннях різних типів. Для симетричного еліптичного оператора другого порядку з швидко осцилюючими коефіцієнтами вивчено асимптотичну поведінку розв'язків мішаної крайової та спектральної задачі у тонкій перфорованій області зі швидко змінною товщиною.

  Скачати повний текст

Досліджено фізико-хімічні процеси на межі поділу тонкої плівки золота з газовим та рідким середовищем, виявлені внаслідок застосування низькотемпературного відпалу. Вивчено формування захисних, стабілізувальних і орієнтувальних шарів органічного та неорганічного походження на золотій поверхні перетворювача. Дані процеси розглянуто як визначальні для оптимізації характеристик біохімічного сенсора, що базується на ефекті оптичного збудження поверхневої електромагнітної хвилі в тонкій плівці золота, а також для дослідження кутової залежності відбивання в режимі послабленого повного внутрішнього відбивання. Вивчено механізми формування шарів тіолату золота, сульфіду золота та молекулярної плівки фібриногену для захисту золотої поверхні перетворювача. Запропоновано та реалізовано методику керування селективністю перетворювача завдяки викорисанню модифікації золотої поверхні самоорганізованою матрицею, що містить молекули меркаптанів різної довжини та структури. Розроблено засіб орієнтованого закріплення молекулярного чутливого шару за допомогою неорганічного шару амінопептацианоферату міді.

  Скачати повний текст

Наведено результати комплексного дослідження впливу умов одержання та модифікації вуглецевих матеріалів на їх структурну досконалість, оптичні та механічні властивості. Вивчено полікристалічні алмазні й аморфні алмазоподібні вуглецеві плівки та нанопористі вуглецеві компоненти з використанням методів комбінаційного розсіювання світла та дослідження анізотропії електричного опору. Установлено, що попереднє нанесення алмазних нанопрекурсорів на поверхню підкладки сприяє підвищенню структурної досконалості та твердості осаджуваної алмазної плівки.

  Скачати повний текст

Досліджено ресурсні характеристики секцій конденсаторів з різною товщиною паперового або паперово-лавсанового діелектрика, просоченого касторовим маслом. Проведено ресурсні випробування секцій високовольтних імпульсних конденсаторів (ВІК). Експериментально встановлено залежності ресурсу від товщини ізоляції у діапазоні від 40 мкм до 120 мкм. Проаналізовано одержані результати для негерметичних секцій у порівнянні з даними для герметичних секцій. Розроблено методику вибору раціональної конструкції конденсатора з послідовним з'єднанням груп секцій на підставі проведених ресурсних випробувань та з урахуванням розбіжностей значень ємності та показників надійності. Одержано експериментальну залежність ресурсу секцій з паперово-лавсановою ізоляцією, просоченою касторовим маслом, від товщини діелектрика та відсоткового вмісту плівки, а також від напруженості електричного поля для секцій з однаковою площею обкладок. Розраховано граничні питомі характеристики ВІК. Розроблено й апробовано рекомендації щодо раціонального вибору конструкції конденсаторів. Результати наукового дослідження використано для створення нових типів ВІК - КІМ-120, КІМ-125, КІМ-131, КІМ-136 з підвищеною товщиною діелектрика від 120 мкм до 160 мкм.

  Скачати повний текст

Досліджено фізичні закономірності формування спектрів багатопроменевої інтерференції у ділянці резонансної дисперсії функції діелектричної проникності. Обгрунтовано, що у резонансній ділянці інтерференція Фабрі - Перо неактуальна, а амплітудно-фазові спектри формуються таким чином, ніби електромагнітна хвиля відбивається від напівобмеженого середовища з резонансною дисперсією оптичних параметрів. Установлено фізичні умови інверсії квазіефекту Брюстера у резонасних спектрах відбиття світла прозорими плоскопаралельними плівками, нанесеними на поверхню резонансно поглинальної плівки.

  Скачати повний текст