Встановлено оптимальні технологічні умови легування кристалів ZnS, ZnSe, ZnTe титаном, ванадієм, хромом, залізом, кобальтом та нікелем. Наведено результати досліджень оптичних, люмінесцентних, електрофізичних, фотоелектричних властивостей кристалів. Вперше проведено детальні спектроскопічні дослідження оптичного поглинання та люмінісценції за участю високоенергетичних збуджених станів іонів перехідних металів в цинксульфідних кристалах. Виявлено та ідентифіковано нові серії ліній у видимій і ближній ІЧ-області спекрів поглинання кристалів ZnS, ZnSe, ZnTe, легованих Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni. Визначено коефіцієнти дифузії домішок титану, ванадію, хрому, заліза, кобальту та нікелю в кристалах сульфіду, селеніду і телуриду цинку. Ідентифіковано оптичні переходи, які відбуваються в межах домішкових центрів перехідних елементів.

Набули подальшого розвитку узагальнена зонна модель Кілдал - Боднара та способи її застосування для тетрагональних напівпровідників A₃^IIB₂^V і потрійних твердих розчинів на їх основі. Вперше проведено адаптацію узагальненої моделі Кілдал - Боднара до потрійних напівпровідників (Zn_xCd_1-x)₃P₂ і Zn_xCd_3-xAs₂, одержано композиційні залежності зонних параметрів моделі, правила відбору та сили осциляторів для міжзонних переходів, розраховано високочастотну та статичну діелектричну проникність. Вперше детально теоретично досліджено стани вільних і зв'язаних екситонів в об'ємних тетрагональних напівпровідниках A₃^IIB₂^V і потрійних твердих розчинах на їх основі, показано принципову можливість реалізації двовимірного екситонного спектру та високотемпературного прояву екситонів в оптичних спектрах досліджуваних напівпровідників. Доведено принципову можливість одержання когерентних станів екситонів і реалізації ефекту оптичної генерації за чотирирівневою схемою у тетрагональних напівпровідників A₃^IIB₂^V. Набули подальшого розвитку методи теорії збурень і варіаційного числення для розрахунку екситонних станів в одномірних і квазінульмірних структурах на основі тетрагональних напівпровідників а A₃^IIB₂^V. Запропоновано модель сферичної квантової точки, яка враховує наявність зовнішнього шару, у якому може рухатися екситон.

Досліджено характер поперечних і поздовжніх розподілів домішки рідкісноземельного елемента європію у кристалічних зливках PbTe, вирощених з легованих розплавів за малих доз легування, та встановлено його залежність від концентрації легуючого елемента. У широкому діапазоні магнітних полів досліджено польові залежності намагніченості кристалів PbTe, легованих малими дозами домішки європію. У широкому діапазоні температур від кріогенних до кімнатних вивчено температурні залежності магнітної сприйнятливості кристалів PbTe, легованих малими дозами домішки європію. Здійснено теоретичну обробку польових залежностей намагніченості та температурних залежностей магнітної сприйнятливості легованих кристалів PbTe:Eu щодо встановлення механізмів формування їх магнітних властивостей і пошуку кореляцій цих властивостей з величиною дози легуючого елемента.

Вперше забезпечено підвищення чутливості радіоспектрометра НВЧ діапазону для досліджень спектрів електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) зразків з високою провідністю за рахунок збудження резонансу на "поршневій" хвилі в зазорі "стінка резонатора - зразок", що приводить до концентрації магнітної компоненти НВЧ поля на поверхні зразка. Для кристалів HgSe:Fе в інтервалі температур 77К <Т<300 К встановлено немонотонний вигляд концентраційних і температурних залежностей ширини ліній ЕПР і g-фактору та показано, що: наявність максимуму на температурних залежностях ширини ліній ЕПР і g-фактору обумовлено формуванням зарядового упорядкування іонізованих донорів, а наявність максимуму на концентраційної залежності ширини ліній ЕПР обумовлено явищем гібридизації електронних станів в зоні провідності кристала. Визначено критичну концентрацію домішок заліза в кристалах HgSe:Fе, за якої відбувається різке збільшення температури Кюрі - Вейса, що обумовлено спонтанною спіновою поляризацією системи гібридизованих електронних станів. Для нового напівмагнітного напівпровідника HgCdCrSe виявлено перехід в фазу феромагнітного упорядкування, яке виникає в результаті обмінної s-d взаємодії в чотирикомпонентних кластерах HgCdSe, які розташовуються в немагнітній матриці HgCdCrSe. Експериментально встановлено нелінійну ділянку вольт-амперної характеристики нової гетероструктури HgCdCrSe/HgMnTe, яка може свідчити про протікання в ній спін-поляризованого струму.

Розвинуто метод розрахунку квантових станів зарядів, які локалізовані в квантовій точці з урахуванням як самоузгодженої електрон-деформаційної взаємодії, так і неоднорідно-деформованої гетеромежі квантова точка - матриця. Показано, що самоузгоджений електрон-деформаційний потенціал напруженої наногетеросистеми з квантовими точками приводить до формування додаткових квазітрикутних потенціальних ям в квантовій точці і квазітрикутних потенціальних бар'єрів в матриці та до зниження енергії основного та збудженого станів електрона в квантовій точці. Встановлено, що аксіально-симетричне збурення сферичної форми квантової точки InAs і деформація її матеріалу приводять до перерозподілу густини ймовірності локалізації електрона в квантовій точці, а електрон-деформаційна взаємодія квантової точки з матрицею InAs/GaAs приводить до зменшення ймовірності локалізації електрона в квантовій точці.

Досліджено процеси дефектоутворення в кремнії, структурах і приладах на основі кремнію, встановлено механізми трансформації вихідних дефектів у процесах легування і окиснення кремнію. Запропоновано й експериментально підтверджено механізм утворення двох областей, що розташовані на різних глибинах від поверхні та містять дефекти, які утворюються за іонного легування пластин кремнію. Встановлено механізм зміцнення кристалів p-кремнію, що містять фонову домішку кисню, яка преципітує на дислокаціях. Показано, що шаруватість пластин монокристалічного кремнію є першопричиною виникнення дефектів упаковки в окиснених пластинах. Описано й експериментально підтверджено механізм трансформації мікродефектів у дефекти упаковки внаслідок окиснення пластин кремнію. Побудовано температурні залежності коефіцієнта посилення фотоструму та квантової ефективності інфрачервоних кремнієвих p-i-n-ФП для різної густини дислокацій. Визначено механізми зміни форми температурної залежності коефіцієнта посилення фотоструму та квантової ефективності інфрачервоних кремнієвих p-i-n-ФП у разі зростання густини дислокацій. Ппоказано, що відбір p-i-n-ФП за S-подібністю ВАХ може бути використаний для виявлення фотоприймачів, які містять області розупорядкування у вигляді полікристалічного кремнію.

Досліджено процеси впровадження водню в шаруваті кристали, його стан і локалізацію в кристалічній гратці в залежності від кількості впровадженого водню. Встановлено та пояснено концентраційні залежності положення основного екситонного максимуму та напівширини екситонної смуги поглинання водневих, барієвих та йодних інтеркалатів InSe та GaSe. Експериментально показано можливість використання кристалів InSe та GaSe в якості матеріалів для зберігання водню та встановлено концентраційну залежність оборотності впровадження водню у відсотках. Розроблено методику одержання нанорозмірних шаруватих кристалів InSe та GaSe ультразвуковим диспергуванням. Визначено залежність розмірів одержаних наночасток від природи диспергуючого середовища.

Досліджено електронну структуру донорів азоту (N), його комплексів у 4H та 6H SiC n-типу, а також дефектів та їх кінетичних властивостей у напівізолювальну (HI) 4H і 6H SiC методами електронного парамагнітного резонансу (ЕПР), ехо-детектованого (ЕД) ЕПР, імпульсного подвійного електронного ядерного резонансу (ІПЕЯР) та фото ЕПР. Виявлено триплет ліній N з S = 1, віднесений до віддаленої пари, що утворюється між атомами N у квазікубічній та гексагональній позиції, пов'язаними між собою атомом кремнію <$E...>. Визначено параметри <$Eroman N г> у 4H SiC та константи квадропольної взаємодії для <$Eroman N к> та <$Eroman N г>. Визначено константи супернадтонкої взаємодії N з найближчим його оточенням. Виявлено процес довготривалої релаксації (ДР) нерівноважних носіїв, захоплених на дефектні та домішкові рівні у HI 4H SiC. Визначено кінетичні властивості домішок і дефектів, величини ймовірностей та типи електронних процесів, відповідальних за ДР. Встановлено електронні моделі дефектів, відповідальних за HI властивості 6H SiC.

На основі комплексного кристалохімічного аналізу (закону діючих мас, термодинамічних потенціалів, кристалоквазіхімічних формул) й експериментальних результатів досліджено дефектну структуру бездомішкових сполук CdTe, SnTe, PbTe: уточнено вид домінуючих точкових дефектів, зарядові стани та залежності їх концентрацій від відхилення від стехіометричного складу у межах областей гомогенності. Запропоновано моделі квазіхімічних реакцій утворення власних точкових дефектів, одержано аналітичні вирази для визначення залежностей концентрацій вільних носіїв заряду та переважаючих власних точкових дефектів від технологічних факторів за реалізації двотемпературного відпалу для кристалів і вирощуванні тонких плівок з парової фази методом гарячої стінки. Використовуючи апроксимацію експериментальних значень меж областей гомогенності, уточнено константи рівноваги відповідних квазіхімічних реакцій. Модифіковано метод термодинамічних потенціалів для визначення концентрацій й уточнення енергетичних параметрів утворення точкових дефектів у досліджуваних матеріалах і побудови їх області гомогенності. Зроблено аналіз кристалоквазіхімічних формул, які визначають власні точкові дефекти й їх комплекси у нестехіометричних кристалах.

Досліджено дефектну структуру (ДС) бездомішкових та легованих галогенами (ЛГ) (Cl, Br, I) кристалів кадмій телуриду та її вплив на формування фізико-хімічних властивостей матеріалу залежно від технологічних факторів післяростового двотемпературного відпалу у парі кадмію та телуру. Розроблено моделі ДС та модифіковано метод термодинамічних потенціалів для визначення концентрацій точкових дефектів (ТД) та вільних носіїв заряду у кристалах. Досліджено утворення всіх типів власних ТД (<$Eroman V sub Cd> <$Eroman Cd sub i>, <$Eroman V sub Te>, <$Eroman Te sub i>, <$Eroman Cd sub Te>, <$Eroman Te sub Cd>, кожен з яких перебуває у трьох зарядових станах: 0, <$Eroman symbol С>1, <$Eroman symbol С>2 та домішкових дефектів і їх комплексів. Зазначено, що комп'ютерна реалізація числового методу розрахунку зводить задачу моделювання ДС до визначення енергетичних параметрів (ЕП) ТД - енергії утворення, іонізації та зміни частоти коливань атомів біля дефектів. Визначено ЕП власних та домішкових ТД та їх комплексів, вплив домішки галогенів на фізико-хімічні властивості CdTe, максимальні розчинності галогенів у матриці CdTe і термодинамічні параметри їх впровадження в гратку. Встановлено типи та концентрації домінуючих ТД, що визначають електричні властивості бездомішкових та ЛГ (Cl, Br, I) кристалів.

Встановлено, що у кристалах CdTe:As та СdТе:Р в області насичення кадмієм основними точковими дефектами є дефекти заміщення в підгратці телуру, які зумовлюють значне зниження концентрації електронів та електропровідності у порівнянні з нелегованим матеріалом. З'ясовано, що за високих концентраціях домішки утворюються донорні дефекти, які посилюють компенсаційні процеси. Встановлено умови, за яких термообробкою за високої температури під тиском пари кадмію кристали CdTe:Sb можна перевести у високоомний стан з метою застосування в нелінійній оптиці. Виявлено, що за умов високотемпературної рівноваги дефектів ванадій і бісмут у CdTe заміщують кадмій у вузлах кристалічної гатки, що проявляється у зростанні концентрації електронів у порівнянні з нелегованим матеріалом.

Досліджено фізичні властивості домішкових і дефектних центрів у 6H, 4H та 3C SiC методами високочастоного/високопольового (ВЧ/ВП) електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) і подвійного електронного ядерного резонансу (ПЕЯР). На основі вивчення ВЧ/ВП спектрів ЕПР і ПЕЯР донорів азоту, їх температурних закономірностей і концентраційної поведінки визначено електронну структуру, енергетичні характеристики та тип вузла, який заміщує донори азоту в 6H та 4H-SiC. Проаналізовано низькотемпературний стрибковий механізм делокалізації електронів в 4H та 6H SiC, сильно легованих азотом. Досліджено дві групи спектрів ЕПР і ПЕЯР фосфору в 6H SiC, що відрізняються величиною та характером надтонкої взаємодії (НТВ). Обгрунтовано модель центрів фосфору та їх енергетичні характеристики. Вивчено спектри ЕПР бору на частоті 140 ГГц у 6H, 4H та 3C SiC від 4.2 до 100 К. Одержано дані про напрямки головних осей g-тензорів, а також тензорів НТВ та частотної залежності температури, за якої симетрія спектра ЕПР бору змінюється від моноклінної до аксіальної, що узгоджуються з моделлю бору, в якій неспарована дірка локалізована на найближчому атомі вуглецю <$Eroman {B sub Si -C sup + }>, а в оточенні атомів бору існує релаксація гратки. Виявлено відмінність у механізмі дефектоутворення в 6H та 4H-SiC з порушеним стехіометричним складом. Досліджено рекомбінаційні процеси, які відбуваються у напівізолюючому матеріалі 4H-SiC під час фотозбудження. Встановлено, що дефектом, який відповідає за час життя неосновних носіїв заряду в напівізолюючому 4H SiC є вакансія кремнію в зарядовому стані 3- донорного характеру.

Досліджено електрично активні дефекти та поляризаційні процеси, які спричинюють термоактиваційну спектроскопію у Bi12SiO20:Cr, Bi12SiO20:Mn. Виявлено, що легування іонами Cr та Mn призводить до появи нових піків струму термостимульованої деполяризації (ТСД), у порівнянні з нелегованим Bi12SiO20 і забезпечує підсилення термо- та фотоелектретного зарядів. Визначено параметри електрично активних дефектів. Одержано температурні залежності інтенсивності максимумів піків струму ТСД від умов попередньої поляризації (температури поляризації та напруженості поля поляризації) у випадках, коли порядок кінетики релаксації електрично активних дефектів перевищує одиницю. Для кожного піку ТСД у кристалах Bi12SiO20:Cr, Bi12SiO20:Mn ідентифіковано об'ємно-зарядовий або квазідипольний механізми поляризації. Встановлено, що більшість піків має квазідипольну природу. Вперше досліджено вплив попередньої термообробки (відпалу) кристалів Bi12SiO20:Cr, Bi12SiO20:Mn на спектри струмів ТСД у температурному діапазоні 300 - 823 K. Виявлено значний вплив процесів асоціації та дисоціації електрично активних дефектів на формування тармоелектронного стану (ТЕС) у кристалах BSO:Cr, BSO:Mn. У діапазоні частот 10<^>2 - 10<^>4 Гц в області температур 300 - 800 K досліджено температурно-частотні залежності комплексної діелектричної проникності кристалів Bi12SiO20:Cr, Bi12SiO20:Mn, переведених до ТЕС.

Досліджено поводження електроопору у полікристалічних зразках <$Eroman {YBa sub 2 CU sub 3 O} sub {6~+~x }> і <$Eroman {YBa sub 0,5 Sr sub 1,5 Cu sub 3 O} sub {6~+~x }> та об'ємні ефекти у <$Eroman {YBa sub 2 Cu sub 3 O} sub {6~+~x }> шляхом дилатометричних вимірів відносного подовження <$EDELTA1/1> зразків в області температур 350 - 750 К. На підставі одержаних експериментальних результатів, а також наявних даних запропоновано послідовність структурних фазових переходів у підсистемі кисневих вакансій, що дозволяє пояснити аномалії фізичних властивостей, унаслідок наявності ефекту, пов'язаного з переносом заряду у <$Eroman CuO sub 2>-площини. Виявлено, що метастабільний за азотних температур стан системи із підвищеними значеннями <$Eroman T sub c>, одержаний у результаті термообробки, руйнується під впливом імпульсного магнітного поля. Теоретично розглянуто питання про вплив індукованих пінінгом магнітного потоку напруг на низькотемпературні структурні фазові переходи у високотемпературних надпровідних системах. Надано оцінку даного ефекту у <$Eroman {YBa sub 2 Cu sub 3 O} sub {6~+~x }>, що полягає у зміні положення меж гістерезисної області структурного переходу.

Дисертацію присвячено вивченню фізичних механізмів структурних перетворень в областях склоподібної кремній-кисневої фази, що обумовлені зміною структурного стану кисню як на рівні створення точкових дефектів, так і в масштабах перебудови кілець SiO₄ тетраедрів або молекулярних кремній-кисневих комплексів. Ефекти, пов'язані із створенням електроактивних центрів, стимулювались інжекцією електронів або сильними локальними електричними полями. Масштабна структурна перебудова вивчалась на початковому етапі термічного окислення кремнію, при імплантації кисню в кремній з наступним високотемпературним відпалом та при іонному бомбардуванні плівок оксиду. Розроблено новий метод характеризації структурного стану кисню в аморфній Si - O фазі. Запропоновано та обгрунтовано моделі фізичних механізмів процесів зміни структурного стану кисню.

З'ясовано роль часткових дислокацій у формуванні структури кристалів сульфіду та селеніду цинку у процесі їх вирощування з розплаву, а також закономірності та вплив на фізичні властивості кристалів взаємодії нерухомих дислокацій з електронною підсистемою. Доведено, що формування структури кристалів сульфіду цинку відбувається в результаті мартенситних перетворень. У кристалах селеніду цинку виявлено невідомий для сполук типу <$Eroman {A sub 2 B sub 6 }> вид дефектів - тетраедри дефектів упаковки. Виявлено та досліджено ефект стимульованого пластичною деформацією аномального збільшення електричної провідності кристалів ZnS і ZnSe. Доведено, що за умов зсуву ростових дислокацій в атмосферах Коттрелла відбувається збільшення їх електричної активності, що пояснює особливості різних властивостей кристалів сульфіду цинку, спостережувані в області малих деформацій. Запропоновано один з механізмів деградації електролюмінесцентних властивостей досліджених матеріалів. Установлено факт збільшення електричного заряду нерухомих дислокацій за умов збудження електронної підсистеми кристалів сульфіду цинку.

Наведено результати дослідження властивостей кристалів і епітаксійних структур вузькощілинного p-Hg1 - xCdxTe, зокрема, структури акцепторної зони. Узгоджено параметри зонної структури Hg1 - xCdxTe і показано, що зона важких дірок за малих енергій істотно непараболічна. Розроблено прецизійний оптичний метод роздільного вимірювання концентрації електронів і дірок за кімнатної температури. Визначено константи рівноваги власних дефектів і механізми їх взаємодії за низьких температур. Досліджено електрофізичні та фотоелектричні властивості легованих кристалів n- і p-типу за температури 77 К, особливості стрибкової та металічної провідності, будову акцепторної зони кристалів p-Hg1 - xCdxTe. Вивчено взаємовплив підкладки й епітаксійного шару Hg1 - xCdxTe. Запропоновано новий напрямок застосування варізонних структур p-Hg1 - xCdxTe.

Розглянуто питання стосовно комплексоутворення точкових дефектів, класифікації та механізмів утворення ростових мікродефектів у бездислокаційних монокристалах кремнію, вирощених з використанням методів Чохральського та безтигельної зонної плавки. Проведено комплексні дослідження структурної досконалості кристалів і кремнієвих композицій залежно від умов їх формування, а також електрофізичні дослідження отриманих композицій. На підставі результатів експериментів розроблено узагальнений механізм утворення, росту і трансформації мікродефектів у бездислокаційних монокристалах кремнію.

Показано, що домішки диметилетиленкетонових барвників і тетрабутиламонію йодистого не впливають на параметри діелектричної дисперсії сегнетоелектричних рідких кристалів (СЕРК), зумовленої голдстоунівською модою. На прикладі фулерену, поверхня якого модифікована молекулами діаміну, показано, що нанодомішки можуть призводити до блокування голдстоунівської моди внаслідок збільшення обертальної в'язкості СЕРК. Причиною збільшення в'язкості є утворення "полімерної сітки" між молекулами домішки. Показано, що введення молекул диметилетиленкетонових барвників і тетрабутиламонію йодистого призводить до зменшення часу діелектричної релаксації, зумовленої приелектродними процесами. Експериментально показано, що під дією світла в композиті СЕРК + (С₆₀ + С₇₀) відбувається зменшення дійсної частини діелектричної проникності ε' в ізотропній (І), холестеричній (Chol) та смектичній A (SmA) фазах і збільшення ε' в хіральній смектичній С (SmC*) фазі (позитивний фотодіелектричний ефект). Освітлення двошарових структур С₆₀ - СЕРК призводить до збільшення ємності в I, Chol і SmA фазах СЕРК та до зменшення ємності в SmC* фазі (негативний фотодіелектричний ефект).

Досліджено дефекти структури іонно-імплантованих приповерхневих шарів монокристалів гадоліній-галієвого гранату та епітаксійних ферит-гранатових плівок. Модифікація вказаних матеріалів здійснювалася іонами He⁺, В⁺, N⁺, F⁺. Показано, що в іонно-імплантованих приповерхневих шарах досліджуваних матеріалів формування дислокаційних петель за рахунок об'єднання точкових радіаційних дефектів відбувається тільки в площинах, паралельних до поверхні зразка. Для коректного аналізу вказаної системи дефектів у межах статистичної динамічної теорії виведено функціональні залежності та обчислено значення структурно чутливих до дефектів X-променевих параметрів, в яких враховано ефекти анізотропії в орієнтації дислокаційних петель. Одержано інформацію про структуру та характеристики дефектів в неімплантованих та імплантованих монокристалах і плівках, встановлено зв'язок між характеристиками дефектів і параметрами магнітної мікроструктури досліджуваних матеріалів. Показано, що стан вирощених на підкладках гадоліній-галієвого гранату плівок є повністю напруженим.