Розглянуто вибір механізмів структурних перетворень і модель дефектної структури кристалів кремнію, які описують всю складність структурних змін у даних кристалах після опромінення високоенергетичними електронами на підставі аналізу результатів досліджень методами дво - та трикристальної спектрометрії в режимі ω-2θ сканування, а також комп'ютерного моделювання. Встановлено, що методами високороздільної Х-променевої дифрактометрії проведено кількісну характеризацію складних мікродефектних структур у кристалах кремнію, вирощених за методом Чохральського й опромінених різними дозами високоенергетичних електронів. На підставі результатів характеризації, яка проводиться з використанням формул статистичної динамічної теорії дифракції Х-променів у недосконалих кристалах з випадково розподіленими мікродефектами декількох типів, визначено дозові залежності концентрацій та середніх розмірів дислокаційних петель і приєднаних до них після опромінення міжвузольних атомів кремнію.

Запропоновано нову модель процесів дефектоутворення у катіонній підгратці, яка враховує складний спектр зарядових станів власних атомних дефектів, що дало змогу пояснити експериментально одержані залежності концентрації носіїв струму, зокрема конверсію типу провідності від технологічних чинників вирощування плівок за умов методу гарячої стінки (парціального тиску халькогену, температури у зоні осадження та випаровування). Установлено, що у разі вирощування плівок селеніду свинцю з парової фази з залишковим киснем у вакуумній системі основну роль відіграють механізми акцепторної дії кисню: заміщення селену киснем з утворенням вакансій свинцю (<$Eroman {V sub Pb sup - }> і входження іонів кисню <$Eroman {O sub і sup - }> у міжвузля. Показано, що радіаційне опромінення альфа-частинок епітаксійних плівок обумовлює релаксацію нерівноважних структурних станів, розпад і гомогенізацію крупномасштабних дефектів на межах зерен (за малих потоків опромінення до ~ <$E10 sup 11 roman см sup -2 }>, а також накопичення радіаційних дефектів, що є причиною виникнення мікронапруг, росту мозаїчності, густини дислокацій (за великих потоків опромінення - <$E2~ cdot ~10 sup 11 ~-~10 sup 13 ~ roman см sup -2 }>). На базі квазіхімічних моделей, а також результатів термодинамічних розрахунків та проведених експериментів визначено дефекти, що превалюють, а також константи рівноваги та ентальпії їх утворення в легованих плівках <$Eroman {PbGe<>:Tl>}>. Зміну концентрації носіїв струму плівок селеніду свинцю у разі альфа-опромінення пояснено генераційно-рекомбінаційним механізмом дефектів Френкеля у аніонній та катіонній підгратках

Досліджено взаємодію нелегованого та легованого СdTe з водними розчинами (NH{\dn\fs9 4}){\dn\fs9 2}Cr{\dn\fs9 2}O{\dn\fs9 7} - HHal - органічна кислота. За результатами експериментальних досліджень з використанням математичного моделювання на симплексі побудовано 20 діаграм "склад травника - швидкість травлення" для монокристалів СdTe, СdTe(Ge), СdTe(Sn), СdTe(Pb) та визначено межі існування областей полірувальних і неполірувальних розчинів. З'ясовано кінетичні закономірності та визначено обмежні стадії процесу розчинення нелегованого та легованого СdTe. Виявлено вплив легування на швидкість травлення та межі областей полірувальних розчинів. Показано, що за умов заміни HBr на HСl у складі травильних композицій (NH{\dn\fs9 4}){\dn\fs9 2}Cr{\dn\fs9 2}O{\dn\fs9 7} - HHal - органічна кислота підвищується швидкість розчинення досліджуваних кристалів (до 9 мкм / хв) і має місце перехід від селективного та неполірувального характеру травлення до полірувального. Встановлено існування компенсаційної залежності під час хімічного розчинення нелегованого та легованого СdTe у розчинах систем (NH{\dn\fs9 4}){\dn\fs9 2}Cr{\dn\fs9 2}O{\dn\fs9 7} - HHal - органічна кислота. Виявлено залежність між складом травильної композиції, \i p\i0 Н розчину та станом поверхні кристалів після хіміко-динамічного полірування. Наведено склади полірувальних розчинів, придатних для хіміко-механічного полірування поверхні нелегованого та легованого СdTe з використанням як модифікатора в'язкості етиленгліколю та лактатної кислоти. Показано, що після травлення кристалів у розчинах (NH{\dn\fs9 4}){\dn\fs9 2}Cr{\dn\fs9 2}O{\dn\fs9 7} - HHal - органічна кислота на поверхні зберігається стехіометрія поверхневих шарів і нанорозмірний мікрорельєф. Оптимізовано склади травильних композицій і розроблено режими та способи модифікації і підготовки полірованих поверхонь СdTe, СdTe(Ge), СdTe(Sn), СdTe(Pb).

Досліджено дефектні стани, створювані залишковими домішками та дефектами гратки, їх взаємодію між собою і з екситонами, а також вплив цієї взаємодії на енергетичну структуру напівізолювального спеціально нелегованого арсеніду галію. Експериментально показано, що в напівізолювальному GaAs спостерігається значна взаємодія дефектних станів (домішок між собою та з дефектами гратки, домішок з вільними екситонами). Визначено роль домішки вуглецю в утворенні дивакансій галію. Отримано залежність між концентрацією вуглецю і концентрацією дивакансій галію та запропоновано модель, що пояснює цю залежність. Доведено, що смуга випромінювання з положенням максимуму h nu = 1,5133 eВ зумовлена випромінювальною анігіляцією екситонів, зв'язаних із дрібними іонізованими донорами D⁺. Встановлено вплив термообробки кристалів напівізолювального GaAs за 900 ° C протягом 20 - 90 хв на домішковий склад досліджуваних зразків, зокрема, підвищення концентрації акцепторів і немонотонну зміну концентрації донорів. Запропоновано безконтактний експресний метод визначення кількісного вмісту вуглецю, цинку та кремнію в напівізолювальному GaAs.

Досліджено електронні явища, що виникають у разі взаємодії низькоенергетичних атомних частинок з широкозонними твердими тілами, що знаходяться в основному чи електронно-збудженому метастабільному стані під дією УФ випромінення. Встановлено, що попереднє збудження УФ світлом зразків ZnS і ZnS•CdS-Ag за Т≤250К і Т≤200К призводить до збільшення швидкості акомодації енергії гетерогенної рекомбінації атомів Н за електронним каналом на 5 і 3 порядки величини, відповідно, у порівнянні з неопроміненими УФ світлом зразками. Знайдено, що на електронно-збуджених цинксульфідах ZnS-Tm; ZnS; ZnS•CdS-Ag і силікаті Zn₂SiO₄-Mn, що знаходяться під дією атомів Н, може змінюватися співвідношення швидкостей реакційних зіткнень атомів Н за ударним Ріділа-Ілі та дифузійним Ленгмюра-Хіншелвуда механізмами. Розроблено принцип побудови надчутливого твердотільного хемілюмінесцентного сенсора для вимірювання концентрації атомів Н у діапазоні n_H = 10²÷10⁸ см10^-3, що базується на попередньому опроміненні УФ світлом ZnS•CdS-Ag і подальшому його електронному збудженні в актах зіткнень із атомними частинками з двох незалежних потоків різної щільності: еталонного та невідомого, на базі якого створено дослідний зразок.

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 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.

Наведено результати експериментального дослідження впливу різних структурних дефектів на магнітні властивості промислового Si та Ge. Експериментально доведено існування в Si, вирощеному методом Чохральського, раніше невідомих мікронеоднорідностей просторового розподілу кисню і кисневмісних термічних та радіаційних дефектів, які за певних температур здатні до магнітного упорядкування. Методом вимірювання магнітної сприйнятливості (МС) розкрито природу і тип магнітного впорядкування у пластично деформованих кристалах Si та Ge і визначено, що спричинену цим упорядкуванням появу нелінійності залежностей МС можна ефективно використовувати для детектування наявності неростових дислокацій і контролю якості даних матеріалів. Доведено: відпал двофазних полікристалів системи Si_xNi_{1 - x} (x >= 0,67) за 800 °C спричинює відповідність значень МС закону адаптивності, що є наслідком чіткого розмежування існуючих у них фаз (дисиліциду нікелю та кремнію). Одним із найбільш важливих результатів даного дослідження є широке використання та ефективність методу вимірювання МС у вивченні дефектної структури напівпровідникових матеріалів.

Вперше методом електронографії показано, що ближнє оточення атомів Bi в аморфних шарах GeSe - Bi та GeS - Bi реалізується через утворення структурних одиниць пірамідального типу BiX_3/2 (X = Se, S), які зв'язані між собою або по атомах основної матриці по атомах халькогену. Встановлено закономірності зміни механізму електропровідності аморфних плівок GeSe, GeS за умов модифікування вісмутом, що розширює можливості ефективного контролю таких процесів. Вдосконалено використання першопринципних розрахунків електронної структури кластерів у поєднанні з оптико-спектральними дослідженнями для пояснення зміни ширини енергетичної щілини аморфних матеріалів у разі додавання модифікатора. Експериментально встановлено, що зміни електрофізичних та оптичних властивостей аморфних плівок GeSe, (GeS)_1-xBi_x (x ≤ 0,15) наступають за доз (2,25 - 4,5) ∙ 10^-6 Кл/см² для електронного опромінення, причому плівки α-GeS характеризуються більшою стійкістю у порівнянні з α-GeSe, і 10⁴ - 10⁶ Гр для γ-опромінювання плівок α-GeSe. Розвинуто модель будови енергетичної щілини аморфних плівок монохалькогенідів германію з урахуванням особливостей її перебудови за модифікування вісмутом, дії електронного та γ-опромінювання.

Дисертацію присвячено вивченню дефектів ванадію у телуриді кадмію. Визначена конфігурація, енергія іонізації дефектів ванадію та їх вплив на електричні, фотоелектричні, оптичні та магнітні властивості CdTe. Досліджено концентраційний вплив ванадію у розплаві на властивості CdTe. Встановлено існування критичної концентрації ванадію у розплаві CdTe, при якій починається утворення комплексних дефектів з участю ванадію. Досліджено вплив різних обробок, таких як термічна та ультразвукова, на електричні та фотоелектричні властивості кристалів CdTe : V. Показано, що значний вклад у формування електричних та фотоелектричних властивостей кристалів після ультразвукової обробки вносить тонкий приповерхневий шар, збагачений електронами.

Комплексно досліджено вплив амфотерної домішки олова на фізичні властивості широкозонних II - VI сполук - перспективних матеріалів функціональної електроніки. Установлено, що домішка олова в селеніді цинку призводить до суттєвого збільшення електронної провідності (<$Esigma sub n ~ symbol Ы ~1~ roman {Ом~ sup -1 ~ cdot ~ см sup -1 }>) і ефективності блакитної смуги люмінесценції (<$Eeta ~ symbol Ы ~5~ symbol Ш ~10~%>) за 300 К. Показано, що дана смуга є суперпропозицією трьох каналів випромінювальної рекомбінації, зумовлених анігіляцією трьох каналів випромінювальної рекомбінації, зумовлених анігіляцією вільних екситонів, міжзонною рекомбінацією та переходами за участі акцепторних центрів типу <$ESn sub Se prime>. Показано, що дифузія олова за певних умов переводить телурид кадмію у напівізолювальний стан незалежно від типу та величини провідності базових підкладинок. Одержано дифузійні шари ZnTe:Sn з високою електронною провідністю <$Esigma sub n ~ symbol Ы ~10~ roman {Ом~ sup -1 ~ cdot ~ см sup -1 }> за 300 К, яка контролюється донорними центрами <$Eroman {Sn sup { symbol Ч } sub Zn }> з глибиною залягання ~0,26 еВ.

На підставі результатів рентгеноструктурних, магнітних, електричних і оптичних вимірювань властивостей кристалів <$Eroman {Hg sub 3 In sub 2 Te sub 6 }>, легованих Fe, Mn, Cr, Gd, Si, Sn, Cu до концентрації <$E10 sup 18 ~ symbol Ш ~10 sup 20 ~ roman см sup -3> установлено, що домішки створюють у них характерні внутрішні поля, напруженість яких збільшується з ростом вмісту домішки. Досліджено, що випадковий характер цих полів призводить до великомасштабних флуктуацій потенціалу, які визначають особливості електричних і оптичних властивостей матеріалу. Показано, що квазівласний характер провідності зумовлюється перенесенням електронів і дірок за відповідних рівнів протікання. Установлено, що причиною ефекту самокомпенсації домішок і стабілізації рівня Фермі поблизу середини забороненої зони є виникнення за умов легування двох систем рівнів протилежно заряджених локалізованих центрів донорного та акцепторного типу. Зроблено висновок, що спостережені явища (розмиття країв зон провідності та валентної з утворенням хвостів щільності станів, зміна показника заломлення, діелектричної проникності та поляризаційних констант) пов'язані з додатковим розупорядкуванням, яке супроводжується деформацією решітки та більш сильною локалізацією електронів. Установлено закономірності цілеспрямованого керування оптичними та діелектричними властивостями, що розширює можливості практичного використання матеріалу <$Eroman {Hg sub 3 In sub 2 Te sub 6 }>.

Досліджено вплив хімічних заміщень, а також індукованих підкладинкою механічних напружень на магніторезистивні та резонансні властивості манганітів лантану. Для вирішення завдання використано магнітні, електричні, магніторезистивні та рентгеноструктурні методи досліджень в поєднанні з методикою електронного спінового резонансу. Прямим експериментальним методом показано, що в системі La_1-xBi_xMnO_3+δ перехід у магнітовпорядкований стан відбувається шляхом плавного перерозподілу об'ємів пара- та феромагнітних областей в широкому інтервалі температур. У результаті комплексного підходу до дослідження системи La_0,775Sr_0,225Mn_1-xSn_xO₃ зроблено однозначний висновок, що у разі легування манганітів оловом, іони Sn⁴⁺ заміщують Mn⁴⁺, а не іони La³⁺. Показано, що тип підкладинки суттєво впливає на електричні властивості плівок заміщених манганітів La_0,6Sr_0,2Mn_1,2O₃ за товщин, менших 20-ти нм. В межах розрахункової моделі знайдено товщину прилеглого до підкладинки напруженого шару, властивості якого відрізняються від властивостей решти плівки: t = 3,5 нм для плівок на підкладинці LaAlO₃ (001) і 4 нм для плівок на підкладинці SrTiO₃ (001). Відзначено ключову роль цього шару в еволюції електричного опору, магнітоопору та температури Кюрі.

Досліджено кристали <$Eroman {Li sub 2 B sub 4 O sub 7 }> (LB4) різного ізотопічного складу та кристалів, легованих іонами калію, срібла та міді з використанням методів оптичної спектрометрії в інтервалі температур 290 K - 1 040 K. За результатами аналізу спектрів комбінаційного розсіяння світла (КРС) ізотопічнозаміщених кристалів та напівемпіричних розрахунків визначено область коливань за участю іонів літію, установлено природу широкої смуги в області <$E1~300~ roman {см sup -1 ~-~1~450~см sup -1 }>, проведено ідентифікацію більшості коливань. За методами спектроскопії КРС та інфрачервоного відбиття встановлено, що іони <$Eroman {K sup + ~Ag sup + }> є домішками заміщення. Зроблено припущення про розташування іонів міді у міжвузлях. Перевірено гіпотезу щодо плазмової природи низькочастотних ліній КРС. Виявлені в інтервалі температур 750 K - 800 K аномалії температурних залежностей параметрів коливань за участі іонів <$Eroman Li sup +> і характеристик лінійного та нелінійного пружного та квазіпружного розсіяння світла зумовлені переходом літієвої підгратки до повністю розупорядкованого стану. Механізм цього переходу подібний до розмитого фазового переходу типу порядок - безладдя. Установлено метастабільність стану літієвої підгратки та її чутливість до наявності домішок.

Досліджено екситонні властивості наноструктур на базі напівмагнітних напівпровідників. Розраховано магнітну залежність основного та першого збудженого екситонних рівнів у напівмагнітних квантових ямах і квантових дротах. Показано, що розщеплення екситонних рівнів у зовнішньому магнітному полі у квантовому дроті значно перевищує відповідне розщеплення у квантовій ямі. Досліджено розсіяння екситонів на флуктуаціях концентрації та проекції спінів магнітних домішок, яке призводить до значного розширення екситонних смуг у квантових ямах з напівмагнітних напівпровідників. Встановлено, що ширина смуг істотно залежить від зовнішнього магнітного поля, причому характер залежності різний для sigma^-- та sigma⁺-компонент екситонного переходу. Зростання напруженості поля призводить до розширення смуг sigma^--переходу та звуження смуг sigma⁺-переходу. Запропоновано модель для розрахунку парамагнітного посилення гігантського спінового розщеплення екситонних станів у квантових ямах Cd_{1 - x}Mn_xTe/CdTe/Cd_{1 - x}Mn_xTe.

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.

Показано, що непараболічність дисперсійного співвідношення у кристалах із структурою вюрциту та халькопіриту приводить до змін залежностей термодинамічних функцій. В області низьких температур змінюється величина та характер залежностей концентрації дірок валентних підзон. Встановлено, що нижня спін-відщеплена зона Г ₇ ⁺ кристалів р-CdSe практично не впливає на величини сумарних концентрацій та рухливостей дірок, тоді як внесок зони Г ₇ ^- у ці величини помітний та зростає зі збільшенням температури. Зазначено, що у кристалах p-CuInSe ₂ врахування в теоретичних розрахунках лінійного за k доданка в законі дисперсії носіїв Е(k) приводить до ізотропії компонент тензора термоЕРС. Для верхніх Г ₆ ^- та Г ₇ ⁺ валентних зон p-CuInSe ₂ оцінено величини коефіцієнтів C _A,B і компонент ефективних мас носіїв m _+,ІІ ^A,B,C у всіх трьох валентних нідзонах даного напівпровідника, які приводять до задовільного узгодження розрахункових і дослідних температурних залежностей кінетичних коефіцієнтів.

Досліджено процеси дефектоутворення у кристалах на основі CdTe та їх вплив на властивості матеріалу. З використанням методу вимірювання високотемпературного ефекту Холла вперше досліджено часові залежності електричних параметрів кристалів як функцію умов термообробки в процесі її проведення та швидкості зміни температури в ході циклів нагріву-охолодження. Вивчено спектр точкових дефектів, виконано дослідження високотемпературних властивостей слаболегованого та низькотемпературних властивостей сильнолегованого індієм CdTe, що заповнює істотні прогалини в його матеріалознавстві. Визначено оптимальну концентрацію легуючої домішки індію в кристалах CdTe, що дозволяє одержати матеріал з високим опором. Запропоновано модель ансамблю точкових дефектів у кристалах CdTe:In за високих і кімнатних температур, яка надає можливість створити матеріал з низькою концентрацією носіїв заряду. Розроблено відтворювані рецептури двостадійного відпалу зразків CdTe:In для одержання структурно досконалого високоомного матеріалу без видимих у ІЧ мікроскоп включень 2-ї фази. Вперше грунтовно досліджено високотемпературні та низькотемпературні вимірювання CdTe, сильнолегованого бромом, під тиском пари кадмію та телуру. Одержані для обох донорних домішок результати пояснюються в межах уявлень про домішкову самокомпенсацію індію чи брому.

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.