Розроблено ітераційну процедуру топологічного уточнення, яка дозволяє послідовно конструювати Фур'є-компоненти потенціалу міжатомної взаємодії у сплаві на основі даних першопринципних розрахунків повних енергій упорядкованих структур для сплаву з заданим складом. Деформаційні ефекти, обумовлені атомним розмірним неспівпадінням параметризовано у термінах узагальнених багаточастинкових сил Канзакі. Показано, що парні та непарні сили Канзакі швидко зменшуються за абсолютною величиною зі зростанням міжатомної відстані, зокрема абсолютна величина непарних сил суттєво менше парних. Показано можливість використання запропонованих методів для дослідження не лише сплавів, але й інших кристалів (наприклад, напівпровідників, магнетиків і низьковимірних систем).

  Скачати повний текст

Розроблено спосіб зниження шаруватої неоднорідності легуючої домішки телуру в монокристалах InSb, вирощених методом Чохральського. Рішення даної задачі здійснено за допомогою впливу ультразвуку на розплав у процесі витягування монокристала. Частота ультразвуку встановилась від 0,6 до 5,0 МГц. З'ясовано, що ультразвуковий вплив призводить до зниження шаруватості телуру, обумовленої ефектом "грані". Запропоновано механізм впливу ультразвуку на шаруватість у даній області кристала завдяки утворенню стоячої звукової хвилі у розплаві. Дослідження конвекції у модельній рідині показало, що в її обсязі між хвилеводом і диском формується стояча звукова хвиля. Доведено, що частки концентруються у полі стоячої хвилі у площинах, відстань між якими відповідає половині довжини ультразвукової хвилі у воді.

  Скачати повний текст

Вивчено фізичний механізм процесів, що відбуваються на поверхні металевих матеріалів під час пружного та пластичного дефомування. На базі аналізу енергетичного рельєфу поверхні вивчено взаємодію між іонною й електронною підсистемами металів (алюмінію, нікелю) і сплавів (жароміцних сталей) у процесі впливу постійних, знакозмінних і контактних напружень. Одержано координатні залежності щодо зарядового рельєфу металевої поверхні за умов різноманітного деформування. Базуючись на одержаних експериментальних даних розвинуто теоретичні положення про фізичні закономірності змін у електронній підсистемі металів у процесі деформування. Ці зміни пояснено рухом дислокацій, виходом їх на поверхню та утворенням сходинок, що мають електричний заряд. Запропоновано модель розрахунку роботи виходу електронів (РВЕ) для неідеальної поверхні металів, побудовану на базі уявлень про зв'язок РВЕ з електровід'ємністю атомів, а також з урахуванням утворення на поверхні нанодефектів. Уперше доведено, що спосіб виміру значень РВЕ дає можливість раннього прогнозу зародження мікротріщин втомленості. З використанням фізичної моделі втомленості здіснено кількісні оцінки зниження РВЕ, густини сходинок та швидкості розмноження дислокацій. Експериментально доведено, що поверхневий зарядовий рельєф чутливий до тертя та процесів контактної взаємодії та може бути використаний як інформативний параметр під час досліджень процесів тертя та зносу. Визначено, що обробка сплавів потужними імпульсами електричного струму здатна суттєво збільшити опір втомленості. Виміряно структурні параметри поверхні після електроімпульсної обробки. На підставі аналізу розробленої фізичної моделі еволюції пар точкових дефектів у зоні локального нагріву доведено, що електричні імпульси можуть спричинювати локальне виділення теплової енергії на дефектах кристалічної гратки та їх рекомбінацію.

  Скачати повний текст

Шляхом моделювання процесу іонної імплантації визначено основні типи дефектів, утворених за умов імплантації іонів фтору в ферит-гранатові плівки (ФГП). Установлено залежність величини деформації іонно-імплантованого шару від дози імплантації іонами фтору. Установлено залежності кристалічної структури та магнітної мікроструктури імплантованих ФГП від геометрії лазерного опромінення. Виявлено, що у разі лазерного опромінення ФГП відбувається зменшення максимального значення деформації та її градієнта зі сторони поверхні внаслідок лазерно стимульованої дифузії дефектів до поверхні.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності змін електричних властивостей тонких плівок Fe, Mn, Pb, Pd, Ho та Dy під впливом поверхневого та зерномежового розсіювання носіїв струму та наявності на поверхні діелектричної підкладки сурфактантного підшару (Al або Ge) в процесі зміни їх товщини. Розроблено та удосконалено методики одержання плівок металів з відтворюваними структурою та електрофізичними властивостями. Проведено комплексні експериментальні дослідження структури, морфології поверхні та розмірних залежностей кінетичних коефіцієнтів плівок, здійснено розрахунок параметрів переносу заряду в плівках на основі квазікласичних та квантових модельних уявлень про даний процес. З'ясовано вплив сурфактантних підшарів на електропровідність плівок в області малих товщин (до 10 нм). Досліджено вплив поверхневого та зерномежового розсіювання носіїв струму на перенос заряду в плівках. На основі існуючих теоретичних моделей кінетичних явищ у зразках обмежених розмірів пояснено залежності від товщини шару питомого опору та абсолютної диференціальної термоелектрорушійної сили плівок. Визначено параметри переносу заряду в плівках.

  Скачати повний текст

Досліджено вплив планарних дефектів великої густини на дифракційну картину полікристалів з ГЦК-граткою. За результатами моделювання порошкових дифрактограм встановлено кореляцію між дифракційними ефектами та параметрами дефектної структури ГЦК кристалів, а саме, типом і густиною планарних дефектів. Доведено, що раніш розвинуті методи визначення кількісних характеристик дефектів потребують суттєвого коригування. Розроблено метод повнопрофільного аналізу порошкових дифрактограм у випадку одномірного розвпорядкування ГЦК кристалів планарними дефектами. Визначено параметри мікроструктури (середній розмір кристалів, густина двійникових меж, густина дислокацій) нанокристалічних порошків міді, одержаних механічним подрібненням у кульовому млині планетарного типу. Встановлено кореляцію між параметрами мікроструктури та характеристиками механо-активаційного процесу.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності розмірних ефектів в електрофізичних властивостях плівкових систем з певним чергуванням нанокристалічних шарів із різною взаємною розчинністю компонентів на основі перехідних металів, зокрема V і Ni, V і Cu, Cu і Cr та Ni і Ti. Встановлено вплив температури та деформації на питомий опір, температурний коефіцієнт опору, коефіцієнт тензочутливості та параметри електроперенесення плівкових зразків. Виявлено вплив ступеня дисперсності кристалів на параметри електроперенесення одношарових зразків і розраховано внесок в питомий опір, температуринй коефціцієнт опору та коефіцієнт тензочутливості об'ємного, поверхневого та зерномежового механізмів розсіювання електронів. Зроблено апробацію теоретичних моделей розмірного ефекту в електропровідності, температурному коефіцієнті опору та коефіцієнті тензочутливості багатошарових полікристалічних плівок. Доведено, що урахування температуриних і деформаційних ефектів у теоретичних моделях підвищує ступінь відповідності експериментальних і розрахункових значень температурного коефіцієнта опору та коефіцієнта тензочутливості, що відкриває можливість прогнозування електрофізичних властивостей плівкових систем і стабільності характеристик приладів з плівковими елементами.

  Скачати повний текст

Вивчено атомну структуру металічних невпорядкованих середовищ (НС): розплавів, аморфних сплавів. Запропоновано цілісний комплекс рентгенографічних методик та методів машинного моделювання, що дозволяє дослідити особливості просторового розміщення атомів, встановити його зв'язок із фізичними властивостями НС. Детально вивчено ряд рідких і аморфних металічних систем і зроблено висновок про характер будови та структурні перетворення, що в них відбуваються. Встановлено, що металічні НС мають мікронеоднорідну будову. За допомогою формалізмів координаційних багатогранників і кутових кореляцій отримано статистику типів атомного впорядкування, та міжатомних порожнин. У НС ідентифіковано кластери, що мають кристалоподібну та некристалічну будову та зони вільного об'єму, які розглянуто як міжкластерні області. Досліджено роль границь (внутрішніх і зовнішніх) у формуванні структури НС.

  Скачати повний текст

Установлено загальні закономірності формування фазового складу, структури, напруженого стану та властивостей нано- та квазікристалічних плівок, виготовлених за екстремальних умов значного відхилення від рівноваги, та механізмів їх еволюції під дією зовнішніх чинників. Розроблено нові та вдосконалено відомі методи дослідження напруженого стану, а також параметрів структури з урахуванням пружної деформації. З використанням комплексу методів установлено, що тонкі кристалічні плівки та квазікристалічні стрічки мають градієнтний за товщиною розподіл параметрів структури, субструктури, напруженого стану та властивостей. Для стрічок системи Ti - Zr - Ni, виготовлених способом швидкісного загартувння, визначено режими одержання зразків однофазних або з переважним вмістом ікосаедричної квазікристалічної фази. Визначено межі її стабільності. Досліджено теплофізичні та механічні властивості. Запропоновано механізм пластичної деформації квазікристалів за кімнатної температури. На підставі експериментальних даних зроблено висновок про ізотропність модуля Юнга, коефіцієнта лінійного розширення та температури Дебая. Досліджено стимульовані хімічні реакції та зміни структурного та напруженого стану та властивостей кристалів і квазікристалів у разі опромінювання іонами, квантами вакуумного ультрафіолетового опромінення, рентгенівськими променями та насичення воднем.

  Скачати повний текст

Долсіджено структуру й електрофізичні властивості ультратонких плівок Cu, Au та Ag. Вивчено вплив поверхневого та зерномежового розсіювання носіїв струму на перенесення заряду в плівках Cu, Au та Ag. Досліджено вплив сурфактантних підшарів Sb, Ge та Si на структуру та кінетичні коефіцієнти у тонких плівках Cu, Au та Ag. Залежності від товщини шару питомого опору p, температурного коефіцієнта опору beta у широкому діапазоні товщин (d = 2-70 нм) плівок пояснено на основі існуючих теоретичних моделей квазікласичних і квантових кінетичних явищ у зразках обмежених розмірів. Проведено розрахунок зонної структури ультратонких плівок Cu, Au та Ag. Виявлено, що для плівок досліджуваних металів товщиною більшою 5-6-атомних шарів зонна енергетична структура близька до зонної енергетичної структури масивного зразка металу. Розмірні залежності кінетичних коефіцієнтів тонких плівок досліджуваних металів пояснено за допомогою квантових теорій балістичного перенесення заряду в ультратонких плівках металів. Параметри перенесення заряду в плівках металів розраховано у межах моделей класичного та внутрішнього розмірних ефектів.

  Скачати повний текст

На підставі одержаних результатів розширено уявленя щодо розмірних явищ в електрофізичних властивостях металоплівкових матеріалів мікроелектроніки за умов зовнішнього та внутрішнього розмірних ефектів, взаємної дифузії та фазоутворення. Теоретичні співвідношення щодо температурного коефіцієнта опору (ТКО) та коефіцієнта тензочутливості (КТ) можуть застосовуватись щодо прогнозу електрофізичних властивостей багатошарових плівкових структур на основі металів з різним типом взаємної розчинності компонент. Доведено, що врахування зміни з температурою та деформацією параметрів електроперенесення забезпечує краще узгодження розрахункових і експериментальних величин ТКО і КТ. Запропоновано методику розділення внеску у електрофізичні властивості об'ємного, поверхневого та зерномежового розсіювання носіїв заряду у плівкових зразках. Доведено, що одержані у роботі дані щодо температурної залежності опору, ТКО та результати щодо впливу кількості шарів на тензочутливість багатошарових систем можуть бути використані у разі створення високостабільних, технологічних і дешевих термоперетворювачів опору та тензодатчиків.

  Скачати повний текст

Установлено закономірності формування структурно-концентраційних неоднорідностей та дифузійного масопереносу компонентів у тонкоплівковій системі Cr - Cu - Ni за термічної обробки імпульсно-періодичним лазерним опроміненням у широкому інтервалі значень енергії імпульсів, кількості діючих імпульсів та тривалості обробки. За такої обробки формуються неоднорідні структурно-концентраційні розподіли, термодинамічно нерівноважні, але кінетично стійкі стани. З'ясовано, що особливу роль у дифузійному масопереносі атомів міді та хрому за термічної обробки лазерним опроміненням тонкоплівкової системи Cr/Cu/Ni відіграє зовнішня поверхня шару нікеля, яка термодинамічно обумовлює направлений масоперенос в об'ємі тонкоплівкової системи і є стоковою для дифундуючих елементів - міді та хрому, за цього контролюючим фактором є утворення оксиду хрому на зовнішній поверхні шару нікелю. Відзначено, що наявність градієнтів концентрацій дифундуючих елементів протягом термічної обробки лазерним опроміненням зберігається (концентраційна однорідність в об'ємі тонкоплівкової системи не досягається). Показано значення застосування різних режимів термічної обробки лазерним опроміненням на формування структури поверхні тонкоплівкової системи Cr/Cu/Ni.

  Скачати повний текст

Проведено дослідження тонкої структури меж зерен і двійників, міжкластерних меж, а також вільних поверхонь у металах і сплавах. Розроблено новий метод розрахунків структурних і енергетичних характеристик поверхонь поділу в оберненому просторі. Досліджено зв'язок структури й енергії ядер меж зерен з мікро- та макроскопічними параметрами межі, проведено кристалогеометричний аналіз нанотопографії меж зерен. Уперше вирішено задачу про атомну будову меж зерен загального типу. Побудовано узагальнену аналітичну модель скомпенсованих лінійно розподілених поверхневих сил, що задовільно описує поля пружних деформацій поблизу меж зерен. Зафіксовано явище некінкового польового випаровування атомів на щільноупакованих межах, яке можна використати для визначення диференціального зсуву поверхневих атомів. На атомному рівні досліджено елементарні акти ерозії поверхні за низьких температур під дією бомбардування прискореними атомами та іонами.

  Скачати повний текст

Досліджено закономірності формування структури, фазового складу, електрофізичних і магніторезистивних властивостей плівкових сплавів CoNi (в інтервалі концентрацій від 0 до 100 мас.%) і FeNi (за концентрації 50 мас.%) в інтервалі товщин 5 - 20 нм і температур 300 - 700 К, та магніторезистивні властивості тришарових плівок на основі цих сплавів. Зазначено, що плівкам з ефективною товщиною до 10 нм властива експоненціальна залежність опору з від'ємними значеннями температурного коефіцієнта опору (ТКО), що вказує на термічно активовану провідність та обумовлене структурною й електричною несуцільністю плівок. Одержано розмірну залежність енергії активації провідності. З'ясовано, що для плівок сплавів CoNi і FeNi з товщинами більше 20 нм характерні додатні значення ТКО та квадратична залежність питомого опору від температури. Визначено параметри електропереносу на базі теоретичних моделей розмірних ефектів електропровідності. Досліджено концентраційні та розмірні залежності магнітоопору даних плівкових сплавів. Максимальна величина магніоопору (3,5 % для поздовжнього та 2,5 % для поперечного ефекту) спостерігається для плівок CoNi у разі вмісту Co 40 мас.%. Встановлено, що для невідпалених тришарових плівок CoNi/Cu(Ag)/FeNi, CoNi/Cu(Ag)/Co, FeNi/Cu(Ag)/Co з товщиною немагнітного шару 3 - 15 нм спостерігається гігантський магнітоопір. Термічна обробка до температури 500 - 700 К призводить до переходу від гігантського до анізотропного магнітоопору.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності формування структурно-фазового складу й електрофізичних властивостей двошарових плівок Ni/Fe та Cr/Fe. Проведено комплексне дослідження фазового складу, кристалічної структури та дифузійних процесів і встанволено, що фазовий склад шарів плівкової системи та інтерфейсного шару, який утворюється в процесі її формування, має вирішальне значення у розвитку електрофізичних властивостей зразка. Виявлено, що фазоутворення у плівковій системі Ni/Fe відбувається не в повній відповідності з діаграмою стану. Одержано рівняння дифузії для двошарової плівкової системи Ni/Fe та розраховано ефективні коефіцієнти взаємної дифузії для системи Cr/Fe у процесі зерномежової конденсаційно-стимульованої та термодифузії. Проведено порівняльне дослідження впливу конденсаційно-, іонно- (викликаної первинними іонами) та термостимульованої дифузії під час відпалу. З'ясовано, що вплив конденсаційно-стимульованої дифузії на порядок більший у порівнянні з термостимульованою в системах Ni/Fe, особливо Cr/Fe. Зроблено апробацію теоретичних моделей термічного коефіцієнта опору та коефіцієнта поздовжньої тензочутливості двошарових плівок. На підставі порівняльного дослідження експериментальних і розрахункових даних у межах теоретичних моделей для двошарових плівок, в яких зберігається індивідуальність шарів і співвідношення для сплавів, доведено існування зв'язку між величиною термічного коефіцієнта опору (ТКО) та коефцієнтів тензочутливості зі структурно-фазовим складом плівкових систем. Розраховано залежності для прогнозування ТКО двошарових плівкових систем на основі Ni, Cr та Fe.

  Скачати повний текст