Дисертацію присвячено вивченню фізико-механічних процесів у твердих тілах з урахуванням енергетичних характеристик поверхневих шарів, розмірного фактора, радіаційних точкових дефектів. Розроблено варіант теорії, що описує зміну ефективної поверхневої енергії і її складових для електропровідних та діелектричних тіл, стан яких близький до границь текучості і міцності. Розв'язано проблему визначення зв'язків між термодинамічними параметрами і енергетичними характеристиками поверхневих шарів багатокомпонентних тіл, на які діють потоки частинок, нагрів, механічні навантаження. Встановлено, що об'єднання термодинамічної моделі з критеріальними співвідношеннями для границь міцності і текучості тіл в екстремальних умовах спрощує процедуру обгрунтування експериментальних даних. Здійснено промислове впровадження сформульованих рекомендацій для розробки технології відпалу термопар і лазерних трубок.

На підставі розв'язання рівнянь теплопровідності (параболічного та гіперболічного типу) та термопружності (із урахуванням динамічних ефектів) за заданими крайовими умовами (лінійний підйом температури середовища в умовах конвективного теплообміну з поверхнею за законом Ньютона, термоудар, випромінювання) одержано розподіл температури та напружень у заготівках (та двошарових системах) циліндричної та прямокутної форми. Виявлено: на відміну від сталої теплопровідності, степенева залежність температуропровідності від температури якісно змінює розподіл температури та напружень. Визначено, що за повної інформації про механічні та теплофізичні властивості матеріалів, термостійкість дисків достатньо точно можна оцінювати розрахунковим шляхом. Метод осереднення функціональних поправок дає правильну величину напружень у кристалах, під час радіаційного нагріву. Термоудар викликає в твердих тілах динамічні напруження короткочасової дії. За кінцевої швидкості розповсюдження тепла ефекти суттєво зменшуються. Доведено, що у двошарових системах, під час різкої теплової дії, концентратором максимальних напружень є межа розділу шарів.

Дисертацію присвячено дослідженням порогових акусто-оптичних явищ у кристалах та низькорозмірних напівпровідникових структурах при дії ультразвукового навантаження. Вперше спостерігалися порогові ефекти акустофотопровідності твердих тіл, індукованої ультразвуком емісії електронів з поверхні кристалів ZnS, сильного звуження забороненої зони напівпровідників під дією ультразвуку, сонолюмінесценції гранульованої речовини. Запропоновано нові оптико-акустичні методики ідентифікації точкових дефектів та дислокацій у кристалах, включаючи дефекти, локалізовані на границі поділу напівпровідникова підкладка/тонкий шар, розроблено новий метод вивчення ефектів пакування мікрочастинок шляхом реєстрації просторового розподілу інтенсивності сонолюмінесценції. Показано можливість керування кінетикою випромінювальної рекомбінації екситонів, зв'язаних у квантових ямах та екситонних комплексах. Спостережені ефекти та запроваджені нові методики дослідження є основою для їх практичного використання при дослідженнях якості границь поділу твердих тіл, керуванні динамікою фотозбуджених носіїв струму в напівпровідниках, динамічних процесів у гранульованих сумішах із застосуванням ультразвукового навантаження.

  Скачати повний текст

У роботі вирішена задача створення нового ультразвукового методу когерентно-імпульсної Фур'є-інтроскопії, який полягає у проведенні багаточастотних вимірів смугових спектральних характеристик коефіцієнта відбиття контрольованої структури в режимі стоячих хвиль, переході з спектральної області вимірів в часову область інтерпретації результатів на підставі зворотного перетворення Фур'є з наступним виділенням фазо-часової інформаційної характеристики і (або) часової залежності миттєвої зміни несучої частоти. Основні результати роботи знайшли застосування при контролі фізичних властивостей товстостінних труб із захисним діелектричним покриттям.

Наведено результати дослідження, присвяченого вирішенню проблеми електромагнітного збудження звуку на частостах 200 - 600 Мгц в металі, напівпровідниковій гетероструктурі та магнітному діелектрику. Показано, що у вольфрамі за гелієвої температури за умов просторової та часової дисперсії виявлено ряд нових ефектів деформаційного механізму генерації звуку: збудження поперечних звукових мод різного типу, анізотропія деформаційного потенціалу, нелінійна генерація звуку подовжньої поляризації. У напівпровідникових SiGe/Si гетероструктурах виявлено ефект генерації звуку ВЧ - електричним полем і вивчено його особливості. Запропоновано модель генерації звуку, пов'язану з кулонівським механізмом взаємодії прострового неоднорідного розподілу ВЧ - поля і зарядів в гетероструктурі. У антиферомагнетику бараті заліза вперше виявлено та вивчено ефект акустичного двопроменезаломлювання та його тонку структуру. Запропоновано модель ефекту, пов'язану з наведеною одноосьовою базисною анізотропією. Встановлено вклад п'єзомагнетизму в магнітопружну енергію кристала, який пояснює ряд уперше виявлених ефектів: пом'якшення немагнітної пружної моди, ВЧ - магнітної генерації подовжнього звуку, магнітопольових резонансів подовжнього звуку і їх особливостей.

Розглянуто матеріали, придатні до високоємного накопичення енергії в сучасних пристроях, альтернативних до традиційних. Серед них: вугільні матеріали (на основі деревини, абрикосових кісточок, лляних волокон), природні мінерали (тальк та пірофіліт), шаруватий напівпровідник \i GaSe \i0 та сотова структура \i МСМ-41 \i0, інтеркальований та інкапсульована сегнетоелектричним рідким кристалом (РК), відповідно. Встановлено, що ультразвукове опромінення є ефективним засобом цілеспрямованого модифікування ряду характеристик цих матеріалів. Виявлено істотне зростання питомої ємності суперконденсаторів на основі вугільних матеріалів; зміну фазового складу інтеркальованих пірофіліту та тальку, енергетичного спектру електронів; досягнення аномально високого значення коефіцієнта дифузії; підвищення потужнісних характеристик первинних джерел живлення під дією ультразвуку. Встановлено механізми, відповідальні за ефекти ультразвукового модифікування та інтеркаляції.

Індекс рубрикатора НБУВ: В368.2,022 + В376.1,022 + В377,022

Рубрики:

Високотемпературна надпровідність. Високотемпературні надпровідники

Твердість. Пружність. Поширення звуку (пружних коливань) в монокристалах

Електричні та магнітні властивості твердих тіл

Шифр НБУВ: РА438431 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Вперше проведено системні дослідження на атомному рівні нано- та пікорозмірних об'єктів: їх виготовлення, встановлення структурно-енергетичних властивостей, формування їх надміцних станів. Вперше розроблено аналітичну модель розрізнення польових іонних зображень нанооб'єктів: вуглецевих нанотрубок, нанодротів та лінійних моноатомних ланцюжків і експериментально реалізовано надвисоке розрізнення на рівні (0.34±0.05 Å). Вперше експериментально виявлено найтонші вуглецеві нанотрубки субнанометрового діаметра, атомна будова яких суттєво відрізняється від структури фулеренових нанотрубок. Досягнено межі розрізнення у далекій субангстремній області, що дозволило вперше отримати пряме динамічне зображення кінцевих атомів вуглецевих ланцюжків зі зламами на різних фазах конформаційних перетворень і крутильних коливань. Вперше, з застосуванням електронної емісійної мікроскопії, вдалося розрізнити просторові конфігурації атомних орбіталей, що відповідають різнім квантовим станам атома на кінці вуглецевого атомного ланцюжка. Вперше встановлено, що в процесі нанотопографічних змін поверхні в момент переміщення гвинтових дислокацій крім утворення поверхневої сходинки з висотою, що дорівнює нормальній компоненті вектора Бюргерса, має місце зміщення поверхневих атомів в метастабільні положення. Вперше експериментально виміряно міцність на розрив моноатомних вуглецевих ланцюжків і графенових нанолистів. Межа міцності вуглецевих ланцюжків істотно перевищила межу міцності всіх відомих матеріалів, включаючи вуглецеві нанотрубки і графен. Методом молекулярної динаміки встановлено, що локальні значення відносної деформації атомних зв'язків всередині карбінового ланцюжка за кімнатних і підвищених температур можуть істотно перевищувати критичні значення деформації руйнування атомних зв'язків за умов абсолютного нуля. Вперше в нанокристалах, опромінених високоенергетичними протонами, експериментально визначено залежність концентрації вакансій від дози опромінення і розмірів нанокристалів, що дозволило встановити співвідношення ефективності процесів рекомбінації міжвузлових атомів на шляху до стоків та зроблено висновок про одновимірність міграції власних міжвузлових атомів у вольфрамі. Методами польової іонної мікроскопії виявлено існування явища далекодіючої підповерхневої взаємодії власних міжвузлових атомів з адатомами радіаційного походження. Встановлено, що в результаті такої взаємодії під час опромінення вольфраму гелієвими атомами в кеВ-ному діапазоні енергій відбувається самоузгоджене формування поверхневих ланцюжків адатомів з міжатомними відстанями близько одного нанометра. Вперше розроблено метод визначення енергії утворення власних міжвузлових атомів на внутрішніх поверхнях розділу та за його допомогою визначено енергію утворення власних міжвузлових атомів на великокутових межах зерен з несумірною атомною структурою. Встановлено зниження рухливості власних міжвузлових атомів по межах зерен. Вперше методами польової іонної мікроскопії та математичного моделювання визначено атомний механізм явища радіаційно-стимульованої поверхневої дифузії та її роль в ерозії поверхні та релаксаційних процесах поверхневого самолікування.

Індекс рубрикатора НБУВ: В377.35,022 + В376.1,022

Рубрики:

Антиферомагнетизм твердих тіл

Твердість. Пружність. Поширення звуку (пружних коливань) в монокристалах

Шифр НБУВ: РА444187 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В251.103.6,022 + В372.31,022 + В376.1,022

Рубрики:

Поширення пружних хвиль < Теорія пружності >

Дефекти

Твердість. Пружність. Поширення звуку (пружних коливань) в монокристалах

Шифр НБУВ: ДС50642 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розроблено нові методи дослідження ефектів фотопружності, які ґрунтуються на аналізі двомірних зображень зразків. З'ясовано причини низької точності традиційного п'єзооптичного експерименту та встановлено, що вони можуть бути зменшені шляхом відповідного вибору геометричних параметрів зразка або застосуванням схем навантаження, які індукують неоднорідний, проте наперед відомий розподіл напружень в зразку. Розроблено метод визначення п'єзооптичних коефіцієнтів (далі - ПК) на основі 2D поляриметрії з використанням діаметрально стиснутих кристалічних дисків і апробовано його на прикладі вимірювання ПК пі66 кристалу ніобату літію. Розроблено метод вимірювання ПК на основі лазерної цифрової 2D інтерферометрії із застосуванням чотириточкового згину. Апробовано метод з використанням оптичного скла К8. Визначено всі компоненти тензора п'єзооптичного і пружнооптичного ефектів трьох складів боратного скла (LiKB4O7, Li2B6O10 та LiCsB6O10), тригональних кристалів LiNbO3, тетрагональних кристалів NaBi(MoO4)2 і Li2B4O7. Запропоновано аналітичний метод вивчення анізотропії коефіцієнта акустооптичної якості М2, який базується на отриманих аналітичних співвідношеннях для анізотропії ефективного пружнооптичного коефіцієнта, співвідношеннях для анізотропії швидкостей поширення АХ і показників заломлення. Апробовано метод на ізотропних середовищах, кристалах кубічної, тригональної і тетрагональної сингоній. Встановлено геометрії взаємодії, які характеризуються максимальними значеннями М2 для ізотропної та анізотропної, в т.ч. колінеарної дифракці.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.371.701,022 + В376.1,022 + В374.4,022

Рубрики:

Фізика п'єзоелектриків

Твердість. Пружність. Поширення звуку (пружних коливань) в монокристалах

Інтерференція. Поляризація. Подвійне промінезаломлення

Шифр НБУВ: РА436376 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.371.701,022 + В376.1,022 + В374.4,022

Рубрики:

Фізика п'єзоелектриків

Твердість. Пружність. Поширення звуку (пружних коливань) в монокристалах

Інтерференція. Поляризація. Подвійне промінезаломлення

Шифр НБУВ: РА436376 Пошук видання у каталогах НБУВ 

присвячено встановленню закономірностей формування властивостей реальних кристалів, мультишарових та нанокомпозитних структур під дією ультразвуку високої частоти та інтенсивності, як в умовах прямого акустичного впливу так і при кумуляції акустичної енергії в середовищі-посереднику. З’ясування фізичних механізмів зазначених явищ проведене на модельному ряді матеріалів, як з низьким порогом дефектоутворення -ртутновмісному вузькощілинному напівпровіднику групи А2В6 (Н§хС(1і-хТе, х=0,2-0,3), так і з більш сильними міжатомними зв’язками (Бі, СаАв), є важливим для поглиблення фундаментальних знань про акустично стимульовані процеси перебудови структури, надання зазначеним матеріалам нових властивостей та розширення діапазону їх застосування. На основі комплексних, систематичних досліджень впливу ультразвуку на гетероепітаксійні структури на основі ртутновмісного вузькощілинного твердого розчину групи А2В6 (^хСсії-хТе, х=0,2-0,3) п- та /?-типу провідності, вирощені методами рідинно-фазної та молекулярно-променевої епітаксії на напівізолюючих підкладинках СсігпТе та ваЛв, виявлено необоротний ефект прямого акустичного впливу на їх електрофізичні та фотоелектричні властивості та були встановлені основні закономірності. Показано, що акустично стимульоване утворення шару з електронною провідністю та низькою порівняно з матрицею рухливістю електронів відбувається на інтерфейсі досліджених гетероструктур, збагаченому дислокаціями; джерелом «повільних» електронів є електронні стани точкових дефектів, вивільнених з атмосфер Котрелла в процесі руху дислокацій в умовах УЗ навантаження в рамках механізму акусто-дислокаційної взаємодії. Запропоновано механізм акустично стимульованого збільшення фото-ЕРС в досліджуваних структурах за рахунок розділення носіїв заряду вбудованим електричним полем ізотипного/анізотипного гомопереходу, утвореного під дією ультразвуку в плівці Н§хСсі].хТе. Показано, що ефект вбудованого електричного поля на інтерфейсі гетероструктури на основі Н§хСсІі-хТе, х=0,3 може бути застосований для створення фотоперетворювача ІЧ-випромінювання з прийнятними робочими параметрами без охолоджування. Визначено механізми деформації гетероінтерфейсу структур на основі Н§Сс1Те та розглянуто п’єзоелектричні властивості ^СсГГе в умовах анізотропного обмеження однорідної деформації в системі плівка-підкладка. Обчислені компоненти матриці п’єзокоефіцієнтів сіу для шарів Н§Сс1Те, вирощених на підкладках, орієнтованих в напрямках [111] та [013]. Розвинуто новий низькотемпературний спосіб наноструктурування та нітридизації поверхні СаАз та Бі методом УЗ кавітаційної обробки в середовищі-посереднику (рідкому азоті). Встановлено, що в результаті кавітаційного впливу на напівпровідникові кристали GaAs та Si відбувається їх структурна перебудова та модифікація властивостей, а також синтез на їх поверхні нових функціональних сполук. Вперше методом низькотемпературної кавітаційної обробки кристалів кремнію створені нанокомпозитні струткури типу (Ca0-Si02)/Si02/Si та підтверджена їх біосумісність методом біоміметичного нарощування гідроксиапатиту Са5(Р04)30Н.