Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленокНИР

Physic

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
7 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа: 1. Изучена динамика релаксационных процессов монокристалла триглицинселената в сегнетофазе. Показано, что в сегнетофазе наблюдается отклонение спектров диэлектрической релаксации от спектров дебаевского типа и наличие недебаевской релаксации, которая в различных температурных диапазонах определяется либо протонными мультипозиционными перескоками ниже температуры Кюри Tc, либо релаксациями доменных и межфазных границ вблизи Tc. 2. Исследованы процессы релаксации пространственного заряда в изотропных пленках сополимера ВДФ/ТФЭ состава 71/29, кристаллизованных из раствора в ацетоне. В качестве электродов, наносимых методом вакуумного распыления, использовали Al и Au. Обнаружено, что низкочастотные релаксационные процессы в отмеченных пленках различаются как числом, так и параметрами. Показано, что различия в характеристиках приэлектродных процессов связаны с различными физическими и химическими процессами, протекающими между металлом и полимером. В случае Al это не характерные для полимера связи Al-C, Al2O3 и др., которые делают электрод частично блокирующим. Для полимера с Au электродами дополнительный релаксационный процесс обусловлен образованием двойного электрического слоя на границе Au-фторсодержащий полимер. 3. Измерена ионная проводимость взиаимопроникающих (ВПС) и полувзаимопроникающих (полу-ВПС) полимерных сеток на основе ионных мономеров катионного и анионного типа. Обнаружено, что величина проводимости для ВПС выше, чем для соответствующих линейных полиэлектролитов, однако, ниже, чем для трехмерны сетчатых полимеров. Последнее может быть обусловлено снижением ионной доли при внедрении армирующей сетки. Величина проводимости полу-ВПС, как и у ВПС, равна 10–7–10–6 Cм/см (25°С) 4. С помощью метода диэлектрической спектроскопии (10-1-107 Гц) были изучены диэлектрические свойства и проводимость гидрогелей П(НИПА–ССК) с 5 и 10% заряженных групп при циклическом высушивании/набухании. Измеренные диэлектрические спектры типичны для систем с высокой концентрацией носителей заряда, характерные значения проводимости для всех образцов составили ~10-4 (Ом•см)-1. Сопоставление изменения массы образцов гелей и величины проводимости после 2-го цикла набухания позволило сделать вывод, что часть носителей заряда, вносящих вклад в проводимость, локализовалась в ионных парах и мультиплетах. 5. Методом Чохральского выращены кристаллы PPLN с периодом (30-80) микрон вдоль оси Х для получения THz излучения. Проведено исследование временных и спектральных характеристик THz излучения кристаллов различного состава. 6. Проведено иссследование роста кристаллов сульфата никеля из водно-спиртовых растворов. Изучен механизм и причины расслоения жидкой фазы в такой системе с целью использования этих кристаллов в качестве фильтров в ультрафиолетовой области спектра. 7. Проведено систематическое исследование автоэмиссионных свойств алмазо-графитных нанокомпозитов, полученных осаждением с использованием ЭЦР на кремниевых и стеклянных полдложках. 8. Проведено исследование автоэмиссионных свойств графеновых пленок, полученных методом газофазного осаждения и перенесённых на кварцевые и стеклянные подложки. 9. Исследованы энергетические спектры электронов при полевой эмиссии из нанографитных пленок. 10. Проведено исследование автоэлектронной эмиссии из кристаллитов алмаза пирамидальной формы, полученных методом селективного окисления текстурированных алмазных пленок. Исследована зависимость автоэмиссионных характеристик от температуры и воздействия лазерного излучения.
8 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа: 1. Проведено исследование диэлектрических свойств кристаллогидратов формиата гольмия и триглицинселената. Изучены причины аномалий диэлектрических свойств, проводимости и спектров времен релаксации, характерных для материалов с водородной связью. 2. Изучено влияние дипольных взаимодействий в сегнетоэлектрических сополимерах винилиденфторида на их структурообразование и низкотемпературную молекулярную подвижность. Обнаружена корреляция между составом сополимеров, размерами кристаллитов полярной фазы, величиной пьезоэлектрического отклика и значениями энергии активации локальной и кооперативной молекулярной подвижности. 3. На основе метода спонтанного параметрического рассеяния (SPDC) разработана техника анализа 1D апериодических доменных структур на порядок более точная, чем ранее известные схемы. В эксперименте использовались кристаллы Mg:Nd:LiNbO3 с объёмной апериодической доменной структурой, полученной в процессе роста методом Чохральского. 4. Проведено исследование роста кристаллов сульфата никеля из водно-спиртовых растворов. Изучен механизм и причины расслоения жидкой фазы в такой системе с целью использования этих кристаллов в качестве фильтров в ультрафиолетовой области спектра. 5. Разработан метод получения алмазных кристаллитов игольчатой формы. Проведено систематическое исследование фото- и катодо-люминесцентных свойств созданных кристаллитов. Выявлено наличие в структуре кристаллитов центров люминесценции, связанных см примесями азота и кремния. Определено пространственное распределение примесей и соответствующих им центров люминесценции. 6. Проведено исследование автоэмиссионных свойств графеновых пленок, полученных методом газофазного осаждения и перенесённых на кварцевые и стеклянные подложки. 7. Проведено систематическое исследование энергетические спектры электронов при полевой эмиссии из нанографитных пленок. Определены механизмы эмиссии электронов из наноструктурированных материалов. 8. Продолжено исследование автоэлектронной эмиссии из кристаллитов алмаза пирамидальной формы, полученных методом селективного окисления текстурированных алмазных пленок. Исследована зависимость автоэмиссионных характеристик от температуры и воздействия лазерного излучения. 9. Проведено исследование химического состава твердосплавных материалов, используемыхз для изготовления металлорежущего инструмента. Выработаны рекомендации по нанесению на такой инструмент упрочняющих алмазных покрытий.
9 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа:
10 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа:
11 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа:
12 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа: Таким образом, в ходе выполнения НИР в 2019 г. были выполнены все запланированные работы, в том числе: 1. Проведен поиск соединений с высокой кислородной проводимостью и необычными физическими свойствами среди флюоритоподобных редкоземельных молибдатов. Для ряда образцов обнаружено возникновение полярных свойств и выявлена высокая кислородная проводимость. 2. Для монокристаллов-суперпротоников (Kx(NH4)1-x)3H(SO4)2 (x=0.19, 0.27, 0.43), проведены исследования диэлектрических свойств и проводимости методом диэлектрической спектроскопии. Получены доказательства наличия структурных переходов, обуславливающих изменение механизма протонного транспорта. 3. Проведено исследование диэлектрических свойств сегнетоэлектрического сополимера винилиденфторида и гексафторпропилена, полученного путем низкотемпературной кристаллизации в различных растворителях. В случае образования полярных кристаллов обнаружено указание на формирование в аморфной фазе дальнего порядка. 4. Проведено исследование диэлектрической дисперсии высокосовершенных монокристаллов BaTiO3. Обнаружена промежуточная метастабильная фаза, характерная для фазовых переходов I рода. 5. Проведено систематическое исследование люминесцентных свойств центров окраски в алмазных иглоподобных кристаллитах. В том числе разработаны методы контролируемого внедрения примесей в алмазные кристаллиты в процессе их формирования с целью создания новых разновидностей центров окраски. 6. Проведены исследования и выявлены механизмы формирования углеродных наноструктур различного типа и возможности создания структур с характеристиками, необходимыми для практических применений в электронике и оптоэлектронике. 7. Проведены исследования и разработаны научные основы использования углеродных материалов в различных устройствах.
13 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа: Таким образом, в ходе выполнения НИР в 2020 г. были выполнены все запланированные работы, в том числе: 1. Проведен поиск соединений с высокой кислородной и протонной проводимостью среди кубических флюоритоподобных редкоземельных оксифторидов и слоистых тетрагональных редкоземельных оксимолибдатов. Для ряда образцов обнаружено возникновение полярных свойств и и протонная проводимость. 2. Кристаллы триглицинсульфата (ТГС) - чистые, γ-облученных и легированные ионами Cr3+ были изучены с помощью метода токов термостимулированной деполяризации. Обнаруженные аномалии связываются с изменением энергии протонов при переходе скачком на более высокий энергетический уровень в двухминимумном потенциале водородной связи. 3. Изучен диэлектрический отклик на электрическое поле высокой напряженности пленок сополимера винилиденфторида с гексафторпропиленом, кристаллизованных из раствора в присутствии различных растворителей. Сопоставление средних размеров доменов и кристаллов показало, что первые включают в себя определенное число цепей аморфной фазы. 4. Изучены особенности структуры и диэлектрической релаксации сегнетоэлектрического сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом с различной термической предысторией. Установлена корреляция между плотностью упаковки аморфной фазы во внутри- и меж-сферолитных областях и низкочастотной ас-проводимостью. 5. Разработана новая методика анализа спектров оптического излучения активированной газовой среды с применением методов машинного обучения. Были проведены исследования углеродсодержащей газовой среды с помощью разработанной методики. 6. Экспериментально и с помощью компьютерного моделирования процесса их роста изучена структура и морфология алмазных кристаллитов, полученных методом газофазного химического осаждения с активацией разрядом постоянного тока. 7. Обнаружено и исследовано проявление эффекта кулоновской блокаде в полностью углеродном гетероструктурированном полевом эмиттере. Показана возможность использования обнаруженного для практической реализации когерентных одноэлектронных пушек. 8. Исследована зависимость фотовозбуждаемого в углеродных пленках тока от поляризации оптического излучения. Показана возможность использования исследованных характеристик для создания оптических детекторов на основе углеродных материалов. 9. Проведено исследование перспектив использования макро-, микро- и нано- структурированных углеродных материалов, в качестве функциональных субстратов для платформ, обладающих биочувствительностью / биорегуляцией. Показана возможность использования таких материалов для направленного роста клеток и формирования межклеточных контактов для клеток, выращеных на трехмерных структурах, покрытых PyC. Материалы в виде графеновых стенок могут быть использованы для образования супергидрофобных треков для направленного фомирования нейронной сети. Регулирование клеточной адгезии путем изменения шероховатости и селективной биосовместимости изученных материалов позволяют применять их в дальнейшем для создания сенсорных платформ. Сенсорные свойства таких платформ будут определяться уникальными оптическими и электрическими характеристиками углеродных материалов.
14 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа: В 2021 году работы производились по следующим основным направлениям: 1. Систематическое изучение диэлектрических, пироэлектрических свойств и проводимости в широком интервале температур для кристаллов-сегнетоэлектриков и суперпротоников, содержащих в структуре сетки водородных связей и молекулы воды. 2. Изучение молекулярной подвижности, особенностей фазовых переходов, проводимости и релаксационных явлений в сегнетоэлектрических полимерах на основе винилиденфторида в зависимости от состава и способа приготовления образцов. 3. Исследование возможности использования органических электродов на основе графена для изучения электрофизических свойств полимерных диэлектриков и сегнетоэлектриков. Проведение лабораторных экспериментальных исследований. Проведение электронной микроскопии. Компьютерная обработка результатов. 4. Поиск соединений с высокой кислородной и протонной проводимостью среди редкоземельных вольфраматов и молибдатов. 5. Изучение процессов формирования кристаллических углеродных материалов и установление закономерных связей между параметрами процесса формирования, структурными характеристиками и физическими свойствами материалов с алмазоподобной, графитоподобной и наноструктурированной формой. 6. Изучение оптических и электронных свойств углеродных материалов и возможностей их практического применения. 7. Изучение возможности формирования двумерных кристаллических материалов дихалькогенидов переходных металлов посредством химического осаждения из газовой фазы.
15 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа: В 2022 году работы производились по следующим основным направлениям: 1. Систематическое изучение диэлектрических свойств и проводимости в широком интервале температур для кристаллов-суперпротоников, содержащих в структуре динамически разупорядоченные сетки водородных связей. 2. Изучение молекулярной подвижности, особенностей фазовых переходов, проводимости и релаксационных явлений в сегнетоэлектрических полимерах на основе винилиденфторида в зависимости от состава и способа приготовления образцов. 3. Изучение процессов формирования углеродных материалов при осаждении из газовой фазы. 4. Поиск соединений с высокой кислородной и протонной проводимостью среди редкоземельных вольфраматов и молибдатов. 5. Изучение процессов формирования двумерных кристаллических тонкопленочных материалов WS2, MoS2, MoO2 и композитов на их основе посредством осаждения из газовой фазы. 6. Изучение возможности и разработка практических методов использования углеродных наноматериалов. 7. Изучение возможностей практического использования дихалькогенидов переходных металлов.
16 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа: Основные работы, проведенные в 2023 г., и их результаты представлены ниже по отдельным направлениям. 1. Было проведено изучение полимерных пленок, допированных различными порфиринами, и полученных кристаллизацией из растворов ацетона. Показано, что такие пленки различаются по спектрам поглощения и флуоресценции, что объясняется различиями в структуре и составе вращающихся изомеров в полимерных цепях. Согласно данным инфракрасной спектроскопии, кристаллизация пленок, допированных тетрафенилпорфирином (TPP), протекает в смеси α- и γ-фаз. Три связи в конформации плоского зигзага обеспечивают контакт таких сегментов с активными группапи порфиринового макроцикла, существенно изменяя его электронное состояние. Структурирование пленок в присутствии TPP приводит к увеличению низковольтной электропроводности по переменному току и появлению интенсивной поляризации Максвелла-Вагнера. Повышенная на порядок проводимость в пленках, легированных TPP, также наблюдалась при высоковольтной поляризации. Введение TPP во время формирования пленки способствует вытеснению дефектов химического присоединения типа “голова к голове” на поверхность. Этот процесс сопровождается значительным увеличением шероховатости поверхности пленки, которое было зарегистрировано с помощью пьезосиловой микроскопии. Последний метод также выявил появление явлений гистерезиса при измерениях локального пьезоэлектрического коэффициента d33. Результаты работы опубликованы в статье [Valentin V. Kochervinskii, Margaret A. Gradova, Oleg V. Gradov, Andrey I. Sergeev, Anton V. Lobanov, Evgeniya L. Buryanskaya, Tatiana S. Ilina, Dmitry A. Kiselev, Inna A. Malyshkina, Gayane A. Kirakosyan. Optical and electrophysical properties of vinylidene fluoride/hexafluoropropylene ferroelectric copolymer films: Effect of doping with porphyrin derivatives. Nanomaterials, 13(3):564, 2023] 2. Был проведено исследование кристаллов (K1–x(NH4)x)3H(SO4)2 (x ≥ 0,57), которое показало, что использование растворов K3H(SO4)2 и (NH4)3H(SO4)2 в соотношениях 3:7 – 1:9 приводит к росту кристаллов c тем же типом структуры, что и у суперпротонных соединений типа M3H(AO4)2 с тригональной симметрией. Разупорядочение атомов кислорода, наблюдаемое во всех кристаллах (K1–x(NH4)x)3H(SO4)2 (x ≥ 0,57), приводит к образованию сети динамически неупорядоченных водородных связей (ВС) уже при комнатной температуре, что вызывает появление протонной проводимости. Анализ температурного поведения значений проводимости и энергии активации в кристаллах (K1–x(NH4)x)3H(SO4)2 (x ≥ 0,57) указывает на структурные фазовые переходы, сопровождающиеся изменением механизма переноса протона. Измерения импеданса, выполненные на монокристаллах, показывают высокие значения проводимости, характерные для суперпротонных фаз. Была обнаружена значительная анизотропия проводимости в кристаллах (K1–x(NH4)x)3H(SO4)2 (x ≥ 0,57): проводимость перпендикулярно оси с на 1-2 порядка выше, чем вдоль оси с. Существует качественная корреляция объемной и локальной проводимости, измеренной для образцов одинакового состава и ориентации, что обусловлено особенностями их атомной структуры. Результаты работы опубликованы в статье [Elena Selezneva, Irina Makarova, Radmir Gainutdinov, Alla Tolstikhina, Inna Malyshkina, Nikolai Somov, Evgeniy Chuprunov. Conductivity, its anisotropy and changes as a manifestation of the features of the atomic and real structures of superprotonic [k(1-x)(nh4)x]3h(so4)2 crystals. Acta Crystallographica Section B: Structural Science, 79(1):46–54, 2023.] и тезисах конференции [И. П. Макарова, Е. В. Селезнева, А. Л. Толстихина, Р. В. Гайнутдинов, В. А. Коморников, А. Л. Васильев, И. А. Малышкина. Закономерные связи состава, структуры и свойств кристаллов водородсодержащих соединений. In Материалы XIII Всероссийской молодежной научной конференции Минералы: строение, свойства, методы исследования, pages 191–192, Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН г. Екатеринбург, 2023] 3. Пироэлектрические, диэлектрические свойства и токи термодеполяризации монокристаллов кристаллогидрата метиламмониевых квасцов были исследованы в интервале температур 120–200 K. Температурные зависимости указанных величин имели максимумы при ∼143, ∼160 и 176.4K (точка Кюри). Поведение, общее для многих кристаллов с сеткой водородных связей с расстоянием О–Н...О ∼2.7±0.1˚A, рассмотрено с точки зрения квантово-химической модели сетки водородной связи, содержащей, помимо отдельных молекул Н2О, кластеры воды. Перемещение мостиковых протонов в молекулярных кластерах в электрических полях является когерентным и скоррелированным, в него вовлечены все мостиковые протоны системы. Эти перемещения связаны с колебаниями кислородного каркаса типа сжатие–растяжение. Дискретность температурных максимумов электрофизических свойств связывается с дискретностью уровней энергии двухминимумного потенциала, вызванной расщеплением возбужденных уровней. Результаты работы опубликованы в статье [Н. Д. Гаврилова, И. А. Малышкина, О. Д. Новик. Электрофизические свойства монокристаллов метиламмониевых квасцов: роль сетки водородных связей в формировании температурных аномалий. Вестник Московского университета. Серия 3: Физика, астрономия, 78(4):2340503(1–10), 2023.] 4. Рассмотрены отличительные особенности температурного поведения физико-химических свойств - диэлектрической проницаемости ε, тангенса угла диэлектрических потерь tanδ и пироэлектрического коэффициента γ - классического сегнетоэлектрика дигидрофосфата калия KDP и кристаллов его семейства, имеющие в структуре сетку сильных водородных связей (ВС) ОН…О. Особое внимание сосредоточено на доказательствах квантово-химических взаимодействий в сети ВС в матрице тяжелых ядер, таких как: аномалии в особых температурных точках ниже точки Кюри, асимметрия температурных зависимостей ε(T), tanδ (T), сдвиг точек Кюри Tc и температуры минимумов этих величин, возникающих при дейтерировании или γ-облучении. Основным проявлением квантового эффекта является коррелированное когерентное синхронное движение всех частиц системы во всем объеме, которое мгновенно распространяется со временем 10-12 с в виде электромагнитных волн при любой перестройке в образце или внешнем воздействии. Результаты работы опубликованы в статье [Olga D. Novik, Inna A. Malyshkina, Nadezhda D. Gavrilova. A network of hydrogen bonds in the lattice of heavy atoms of single crystals of the kdp group: quantum nature of dipole interactions. Ferroelectrics, 606(1):39–49, 2023] 5. Методом твердофазного синтеза на воздухе или в эвакуированных кварцевых ампулах были получены поликристаллические образцы: NaLa4Mo3O15F1-xClx, MeLn4Mo3O15F (Me = Li, Na, K, Ln = La, Pr, Nd) – в атмосфере воздуха; Ln5Mo3O16 и LiLn4Mo3O15F (Ln = Sm, Eu, Tb, Gd, Dy) – в запаянных кварцевых ампулах. Разработана методика выращивания и получены монокристаллы LiLa4Mo3O15F и NaLaMo3O15F для прецизионного исследования структуры. Поликристаллические образцы были охарактеризованы с помощью комплекса методов, включающего термомеханический анализ, термогравиметрию, дифференциальный сканирующий анализ. Результаты исследований показали, что коэффициенты термического расширения керамик слабо зависят от радиуса редкоземельного катиона и по значениям близки к коэффициентам термического расширения стандартных твердых электролитов (10–15) × 10–6 K–1. Соединения со фтором демонстрируют ярко-выраженную гигроскопичность, в то время как для нефторированных соединений гигроскопические свойства не обнаружены. Для всех фторированных соединений был обнаружен обратимый фазовый переход первого рода, проявляющийся в виде аномалий на кривых ДСК и проводимости. Во влажной атмосфере соединения со фтором проявляют протон-проводящие свойства. Величина протонной проводимости увеличивается при увеличения ионного радиуса редкоземельного катиона. Результаты опубликованы в 5 статьях в реферируемых журналах: 1) Novikova Nataliya E., Orlova Ekaterina I., Antipin Alexander M., Sorokin Timofei A., Kvartalov Vladimir B., Kharitonova Elena P., Sorokina Nataliya I., Alekseeva Olga A., Voronkova Valentina I. Growth and Structure of Rare-Earth Molybdate Crystals Na0.65La4.35Mo3O15.81±δF0.07±ε // Crystals, 2023, том 13, № 9, 1293; 2) Балдин E.Д., Сорокин Т.А., Орлова Е.И., Горшков Н.В., Харитонова Е.П., Лысков Н.В., Гоффман В.Г., Воронкова В.И. Протонная проводимость в редкоземельных фторсодержащих молибдатах NaLn4Mo3O15F // Электрохимия. 2023. том 59, № 1, с. 54-59. 3) Orlova Ekaterina I., Sorokin Timofei A., Kvartalov Vladimir B., Antipin Alexander M., Novikova Nataliya E., Kharitonova Elena P., Sorokina Nataliya I., Alekseeva Olga A., Voronkova Valentina I. Rare-Earth Fluorite-like Li0.42La4.58Mo3O15.76±δF0.42±ε Molybdates: Crystal Growth and Atomic Structure // Crystals, 2023, том 13, № 7, 1009. 4) Orlova Ekaterina I., Sorokin Timofei A., Baldin Egor D., Zakharova Elena Yu, Kharitonova Elena P., Lyskov Nikolay V., Yapaskurt Vasiliy O., Voronkova Valentina I. The fluorite-like LiSm4Mo3O15F ceramics: Synthesis and conductivity // Journal of Solid State Chemistry, 2023, том 324, 124078; 5) Orlova EI, Sorokin T., Pustovit Alexander, Baldin E., Zakharova Elena Yu, Kharitonova E., Lyskov N., Utochnikova V., Alekseeva OA, Voronkova VI. The fluorite-like Ln5Mo3O16+δ family extension: LiLn4Mo3O15F (Eu, Gd, Dy) ceramics // New Journal of Chemistry, 47, 2023, 18729-18736 и 2 тезисах докладов: 1) Флюоритоподобные редкоземельные соединения состава NaLa4Mo3O15F1-xClx: синтез, физические свойства и структура. Трухачева М.П., Сидорова Е.В., Смирнова Е.С., Орлова Е.И., Харитонова Е.П., Воронкова В.И., XXIII Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков (ВКС), Тверь, Russia, 3-6 октября 2023 2) The Fluorite-like LiLn4Mo3O15F (Ln = La-Dy) Ceramics: Synthesis And Properties. Orlova E.I., Kharitonova E.P., Voronkova V.I. The 8th Asian Symposium on Advanced Materials (ASAM-8), Russia, 3-7 июля 2023 6. Синтезированы редкоземельные молибдаты состава Ln2MoO6 (Ln = Sm, Gd, Dy) с моноклинной структурой в виде поликристаллических образцов. Исследованы термомеханические, тепловые и проводящие свойства материалов. Впервые показано, что данные материалы являются смешанными кислород-электронными проводниками. Результаты опубликованы в статье: Morkhova Yelizaveta A., Orlova Ekaterina I., Kabanov Artem A., Sorokin Timofei A., Egorova Anastasia V., Gilev Artem R., Kharitonova Elena P., Lyskov Nikolay V., Voronkova Valentina I., Kabanova Natalia A. Comprehensive study of conductivity in the series of monoclinic oxymolybdates: Ln2MoO6 (Ln = Sm, Gd, Dy) // Solid State Ionics, 2023, том 400, 116337 7. В системах La2O3 – MeO3 (Me = Mo, W) обнаружены новые соединения La15W8.5O48, La15Mo8.5O48 и La18W10O57. Все три соединения являются смешанными кислород-электронными проводниками с преобладанием электронной проводимости в случае La15Me8.5O48 (Me = Mo, W) и анионной – в La18W10O57. Результаты опубликованы в сатьях: 1) Шляхтина А.В., Лысков Н.В., Колбанев И.В., Воробьева Г.А., Щеголихин А.Н., Воронкова В.И. Особенности фазообразования и свойств соединений La2W1 + xO6 + 3x (x ~ 0; 0.11–0.22) // Электрохимия. 2023, том 59, № 1, с. 68-78. 2) Baldin Egor, Lyskov Nikolay, Vorobieva Galina, Kolbanev Igor, Karyagina Olga, Stolbov Dmitry, Voronkova Valentina, Shlyakhtina Anna. Synthesis of Hexagonal Nanophases in the La2O3–MO3 (M = Mo, W) Systems // том 16, № 15. 5637. 8. Исследованы гигроскопические и ион-проводящие свойства кубических соединений в тройной системе Bi2O3-Pr2O3-WO3. Показано, что кубические флюоритовые фазы с низким содержанием висмута являются материалами со смешанной электрон-кислородной проводимостью и способны к поглощению воды. Однако измерение проводимости соединений во влажном воздухе не выявило протонной составляющей проводимости. По результатам исследований готовится статья. 9. Разработана новая разновидность методики CVD синтеза пленок MoS2 на основе применения газообразных прекурсоров в виде паров молибдена и сероводорода. Осаждение MoS2 производилось на кремниевую подложку с 300 нм слоем оксида SiO2. Пары молибдена создавались путем термического испарения нитей. Поток сероводорода обдувал нагретые молибденовые нити и переносил пары металла к поверхности подложки. Полученные пленки представляли собой совокупность пластинчатых кристаллитов MoS2 нанометровой толщины с преимущественной ориентацией вдоль нормали к поверхности подложки. Продольные размеры кристаллитов (длина и высота) изменялись от 100 нм до 0.5−1 мкм в зависимости от длительности процесса осаждения и других его параметров. Разработанный метод синтеза позволяет существенно увеличить скорость осаждения пленок MoS2, по сравнению с известными ранее. Пленки с продольными размерами флейков 100 нм, синтезированные при длительности процесса 1−2 мин, содержат значительное количество монослойных фрагментов MoS2. Результаты работы опубликованы в статьях [А.Б. Логинов, С.Н. Бокова-Сирош, П.В. Федотов, И.В. Сапков, Д.Н. Хмеленин, Р.Р. Исмагилов, Е.Д. Образцова, Б.А. Логинов, А.Н. Образцов // Получение и свойства мезопористых пленок MoS2// Физика и техника полупроводников, 2022, том 56, вып. 12, стр. 112; Artem B. Loginov, Pavel V. Fedotov, Sofya N. Bokova-Sirosh, Ivan V. Sapkov, Dmitry N. Chmelenin, Rinat R. Ismagilov, Elena D. Obraztsova, Boris A. Loginov, and Alexander N. Obraztsov // Synthesis, Structural, and Photoluminescence Properties of MoS2 Nanowall Films// Phys. Status Solidi B 2022, 2200481] 10. В результате проведенных исследований выявлены механизмы и аналитические уравнения, описывающие угловые и поляризационные зависимости коэффициента преобразования света в продольные и поперечные фототоки, генерируемые в пленках, состоящих из графитовых нанокристаллитов, при облучении наносекундными лазерными импульсами в широком спектральном диапазоне. Получены спектральные зависимости поперечного и продольного фототока, генерируемого в таких пленках в диапазоне длин волн от 266 до 1064 нм. Эти зависимости показывают, что фототок в этих пленках возникает из-за различных фотоэлектрических эффектов и характеризуется уникальной поляризацией и ориентационной зависимости. Наличие случайно ориентированных нанокристаллитов графита на поверхности пленки приводит к существенному уменьшению поперечного тока с уменьшением длины волны возбуждающего излучения. Преобладающая ориентация нанокристаллитов графита перпендикулярно поверхности пленки приводит к изменению полярности поперечного тока при изменении длины волны возбуждающего излучения из видимой области в ультрафиолетовую. Преобладающая ориентация нанокристаллитов графита перпендикулярно поверхности пленки также обусловливает преобладание продольного фототока при s-поляризации по сравнению с продольным фототоком при p-поляризации на длине волны 266 нм. Результаты показывают, что исследование спектральной зависимости поперечного или продольного фототока в широком диапазоне длин волн позволяет судить о морфологии пленок. Кроме того, модификацию нанокристаллитов пленки можно контролировать определением спектральных зависимостей продольного и поперечного фототока. Полученные результаты могут быть использованы в разработках высокоскоростных фотодетекторов широкого спектрального и температурных диапазонов, датчиках пространственной ориентации и лазерных анализаторов поляризации пучка. Результаты работы опубликованы в статье [Ruslan Zonov, Arseniy Fateev, Alexander Obraztsov, and Gennady Mikheev // Wavelength-Dependent Photocurrent Generation Efficiency in the Carbon Nanowall Films// Phys. Status Solidi B 2022, 2200540]. 11. Проведено исследование автоэмиссии из сверхострого углеродного острия с радиусом кривизны около 0,65 нм. Измеренные токи автоэмиссии отклоняются до шести порядков от значений, соответствующих теории Фаулера-Нордхейма, в которой используется модель плоских волн для описания электронов внутри эмиттера. Показано, что расчет с использованием модели неплоских электронных волновых функций с волновым фронтом, определяемым геометрией эмиттера, приводит к значительному уменьшению потока электронов, падающих на потенциальный барьер, и дает хорошее согласие с экспериментальным значением тока эмиссии. Проведенное исследование представляет собой прямое сравнение эксперимента и теории для субнанометрового полевого эмиттера и имеет большую важность с практической точки зрения. Изолированные нанопроволоки и наноострия в настоящее время активно используются в качестве точечных источников электронов, напр. для просвечивающего электронного микроскопа. Аналогичную теорию можно развить и для одностенных углеродных нанотрубок, которые широко изучаются и применяются, например, в рентгеновских трубках. Результаты опубликованы в статье [ V.I. Kleshch, P.A. Zestanakis, J.P. Xanthakis // Breakdown of plane-wave-based theories of field emission from a subnanometer-radius tip// Applied Surface Science 623 (2023) 156990]. 12. Проведено исследование механических свойств резонаторов на основе монокристаллической алмазной иглы. Установлено, что устойчивые механические колебания могут быть вызваны во время автоэлектронной эмиссии от вершины алмазной иглы. Этот эффект может быть описан в рамках модели автоколебаний в системе с гибким полевым эмиттером. Изученные алмазные иглы перспективны для использования в различных МЭМС в виде датчиков для прецизионных измерений и DC-AC преобразователей, а также в устройствах вакуумной микроэлектроники. Учитывая нанометровый размер острия, такие иглы можно использовать в различных методах сканирования, например, в качестве зондов для бесконтактной сверхчувствительной силовой микроскопии. Перспективным направлением в изучении таких алмазных игл может быть связано с использованием недавно установленной способности наноразмерного алмаза подвергаться сверхбольшим упругим деформациям и способности изменить свои электрические свойства при таких деформациях. Результаты опубликованы в статье [Victor I. Kleshch, Rinat R. Ismagilov, Vsevolod V. Mukhin, Anton S. Orekhov, Philippe Poncharal, Stephen T. Purcell, Alexander N. Obraztsov // Electromechanical resonances and field-emission-induced self-oscillations of single crystal diamond needles// Appl. Phys. Lett. 122, 144101 (2023)].
17 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа:
18 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Физика кристаллизации и свойства кристаллов и пленок
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".