Автор: norAdmin

В.И. Иванов, А.В. Мяготин
ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Аннотация: Самофокусировка излучения обычно рассматривается как нелинейный эффект в среде с положительным коэффициентом кубичной нелинейности. Такой нелинейностью обладают наносуспензии за счет электрострикционных потоков наночастиц в неоднородном световом поле. Описание данного типа нелинейности традиционно ограничивается рассмотрением режима слабых
интенсивностей светового поля. В этом случае квазистационарное изменение концентрации наночастиц прямо пропорционально интенсивности излучения. Поэтому анализ самовоздействия излучения соответствует классическому случаю. В данной работе проанализирован режим самофокусировки гауссова пучка в прозрачной наносуспензии при больших интенсивностях излучения, когда отклик среды уже не соответствует кубичной нелинейности. Приведено решение нелинейной стационарной задачи светоиндуцированного переноса наночастиц в жидкой среде под
действием электрострикционных сил при больших интенсивностях излучения. Полученный результат демонстрирует экспоненциальную зависимость изменения концентрации наночастиц от интенсивности излучения. Это кардинально отличается от режима слабых интенсивностей, где изменение концентрации находится в линейной зависимости от интенсивности. В классическом случае кубичной нелинейности режим самофокусировки определяет полная мощность пучка. Рассмотренная модель демонстрирует существенное снижение критической мощности самофокусировки при высоких интенсивностях излучения, использование которых является более
предпочтительным для экспериментального осуществления режима самофокусировки.
Ключевые слова: самовоздействие излучения, кубичная нелинейность, электрострикция, наносуспензия, самофокусировка, критическая мощность, оптическая диагностика

А.И. Иванова¹, А.Ю. Карпенков¹, Е.М. Семенова¹, И.И. Мусабиров^2
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГБУН «Институт проблем сверхпластичности металлов РАН»

Аннотация: В работе представлены результаты исследований микроструктуры, магнитной доменной структуры и магнитных свойств образцов сплава системы NiMnGaCu в исходном и деформированном состоянии. Показано, что проведение деформационно-термической обработки, включающей гомогенизирующий отжиг, экструзию с последующим вакуумным отжигом, способствует изменению микроструктуры исходного сплава (уменьшение размера кристаллитов и мартенситных
пластин). Методом магнитно-силовой микроскопии визуализированы магнитные домены на поверхности образцов, выявлена субструктура вторичных микродвойников с собственной магнитной доменной структуры. Исследование полевых зависимостей намагниченности исходного и подверженного деформационно-термическому воздействию образцов позволяет сделать вывод, что оба образца имеют одинаковое значение намагниченности насыщения. Магнитометрические измерения демонстрируют незначительное смещение температуры фазового перехода в сторону низких температур для деформированного образца. Максимальные значения на температурных
зависимостях магнитокалорического эффекта для исходного и деформированного образцов строго соответствуют фазовым переходам.
Ключевые слова: сплавы Гейслера, мартенситный рельеф, деформационно-термическая обработка, экструзия, микро- и наноструктура, магнитная доменная структура, магнитоструктурный переход

Д.А. Киселев^2,1, Д.В. Стрюков³, А.В. Павленко^3
1 ФГБУН «Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН»
² ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»
³ ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Южный научный центр РАН»

Аннотация: В работе методом высокочастотного катодного распыления в атмосфере кислорода были синтезированы высококачественные сегнетоэлектрические гетероструктуры BaTiO₃/SrRuO₃/MgO(001) с толщиной пленки BaTiO₃ от 36 до 360 нм. Комплексными методами рентгеноструктурного анализа и сканирующей зондовой микроскопии проведено детальное исследование их кристаллической структуры, морфологии поверхности, пьезоэлектрических и
сегнетоэлектрических характеристик. Установлено, что все полученные пленки являются однофазными и гетероэпитаксиальными. Рентгенодифракционные измерения выявили наличие
значительной деформации элементарной ячейки, которая достигает максимума (~4,4%) для самых тонких пленок и уменьшается с ростом толщины. Показано, что шероховатость поверхности пленок, оцененная по данным сканирующей зондовой микроскопии, закономерно увеличивается с толщиной, подчиняясь закону масштабирования. Методом силовой микроскопии пьезоотклика продемонстрирована возможность локального переключения поляризации в пленках и обнаружено увеличение величины остаточного пьезоэлектрического отклика с ростом толщины сегнетоэлектрического слоя. Методом Кельвин-зондовой спектроскопии измерен поверхностный потенциал пленок и установлена тенденция к его снижению с увеличением толщины. В работе обсуждаются причины выявленных закономерностей. Полученные результаты важны для понимания размерных эффектов в сегнетоэлектрических наноразмерных пленках и их применения в микроэлектронике и функциональных устройствах
Ключевые слова: сегнетоэлектрик, BaTiO3, диэлектрические характеристики, сканирующая зондовая микроскопия, поляризация

Е.П. Неустроев, И.И. Куркина
ФГАОУ ВО «Северо-Восточный Федеральный университет им. М.К. Аммосова»

Аннотация: Синтез диэлектрических пленок нанометровых толщин представляет собой одну из ключевых задач в нано- и оптоэлектронике, что связано с растущими требованиями к миниатюризации и функциональности устройств. В данной работе представлены результаты исследования оптических и электрических свойств графена, фторированного индуктивно связанной плазмой CF₄. Фторирование производилось в плазме мощностью от 125 до 200 Вт длительностью до 1 мин. Использованы два способа расположения образцов в реакционной камере плазмы: 1) графеновой пленкой в сторону плазмы и 2) подложкой в сторону плазмы. Исследования проводились методами спектроскопии комбинационного рассеяния света, рентгеновской энергодиперсионной спектроскопии и вольт-амперных характеристик. Показано, что в результате непосредственного плазменного воздействия на образцы в положении 1 происходит травление графена вплоть до полного удаления пленки. В положении 2 интенсивного травления при обработках длительностью до 1 мин не наблюдалось. В этом случае происходит фторирование графеновой пленки и отношение количества атомов фтора к углероду достигает значения ~0,2. В результате плазменной обработки происходит значительный рост сопротивления графена, которое составило от нескольких кОм/кв для исходного графена до сотен ГОм/кв и десятков МОм/кв для образцов, подвергнутых плазменному воздействию в положениях 1 и 2, соответственно. Увеличение сопротивления может инициироваться как введением дефектов при плазменной обработке, так и процессом фторирования, формирующего sp³-гибридизованные C-F связи искажающих плоскую структуру графена. Повторные оценки сопротивлений, проведенные через три недели, показали уменьшение сопротивления на два порядка для образцов, обработанных в плазме в положении 2. Данное уменьшение может быть вызвано процессами дефторирования и восстановления плоской структуры графена.
Ключевые слова: графен, химическое осаждение из газовой фазы, фторирование, плазма, четырехфтористый углерод, оптические свойства, электрическое сопротивление

К.В. Пацуев, О.В. Малышкина, А.И. Иванова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В работе методом твердофазного синтеза получены образцы керамики состава Li_0,1Na_0,9NbO₃ чистого и с модифицирующими добавками (5%) SrTiO₃ или LiTaO₃. Если у чистого состава ниобата лития-натрия и модифицированного (5%) SrTiO₃ размер зерен практически не различается, то вхождение (5%) LiTaO₃ в состав керамики Li_0,1Na_0,9NbO₃ приводит к существенному разбросу размера зерен, при этом выделяются зерна в несколько раз большего размера. На основе анализа элементного состава установлено, что вхождение модификаторов SrTiO₃ и LiTaO₃ в состав Li_0,1Na_0,9NbO₃ существенно различается. В первом случае (для SrTiO₃) можно говорить об однородности вхождения на нано структурном уровне, тогда как LiTaO₃, не смотря на его присутствие по всему объему образца, входит в состав Li_0,1Na_0,9NbO₃ блоками. Измерение пироэлектрических свойств показало, что только введение в качестве модификатора (5%) SrTiO₃ приводит к возможности получения однородно поляризованного состояния в образце керамики LNN, что важно для практического применения.
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, ниобат лития-натрия, бессвинцовые материалы, модификаторы, структура зерен, пироэлектрический эффект, однородность поляризации

А.В. Первиков, К.В. Сулиз, А.И. Сагун, С.О. Казанцев, М.И. Лернер
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Аннотация: Работа посвящена изучению влияния параметров электровзрывного синтеза частиц Al₂O₃ на их средний размер и фазовый состав. Варьируемыми параметрами синтеза являлись эквивалентный диаметр проволок и давление буферного газа при постоянной величине энергии, вводимой в проволоки. Установлено, что увеличение эквивалентного диаметра проволок с 0,25 до 0,50 мм приводит к увеличению среднего размера частиц с 81 до 92 нм. Увеличение давления буферного газа с 0,1 до 0,4 МПа при эквивалентном диаметре проволок порядка 0,50 мм приводит к увеличению среднего размера частиц с 76 до 106 нм. Увеличение давления буферного газа приводит к формированию дополнительной моды на кривой распределения частиц по размерам с максимумом в области 30-40 нм. Кристаллическая структура образцов, полученных при различном давлении буферного газа, соответствует θ- и γ- фазам Al₂O₃. Результаты проведенных исследований показывают, что порошки Al₂O₃, полученные ЭВП, могут быть использованы для изготовления пористых изделий методом экструзионной 3D печати.
Ключевые слова: оксид алюминия, наночастицы, экструзия, 3D-печать, электрический взрыв проволок, просвечивающая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ

Н.А. Прокопенко¹, Е.А. Петрикова¹, О.С. Толкачев¹, А.А. Клопотов², Ю.Ф. Иванов^1
1 ФГБУН «Институт сильноточной электроники» Сибирского отделения РАН
² ФГБОУ ВО «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Аннотация: Многослойные системы, включающие интерфейсы между различными металлами, считаются новым семейством материалов с широким спектром применений (электронные устройства, материалы для аэрокосмических и ядерных установок, где необходимы исключительные механические, электрические и термические свойства в условиях высокой деформации и высокотемпературных термоциклических воздействий). Целью настоящей работы являлось исследование элементного и фазового состава, субструктуры, механических и трибологических свойств бинарных (Nb – Cu) пленок, легированных атомами титана, сформированных на твердой подложке вакуумно-дуговым плазменно-ассистированным методом. Эксперименты по нанесению тонких пленок и покрытий проводили на ионно-плазменной установке «КВИНТА», разработанной в лаборатории плазменной эмиссионной электроники ФГБУН «Институт сильноточной электроники» Сибирского отделения РАН. Показано, что в процессе образования пленки Nb – Cu легируются атомами титана, поступающими в результате диффузии из подложки (ВТ1-0). Установлено, что пленки являются слоистым двухфазным (медь и ниобий) аморфно-кристаллическим материалом.
Микротвердость пленок составляет 6,8 ГПа, что кратно (более чем в 5 раз) превышает микротвердость поликристаллического ниобия; параметр износа (величина, обратная износостойкости) k = 2,2×10^-5 мм³/Н∙м, что в 24,6 раза меньше параметра износа чистой меди.
Ключевые слова: система «пленка/подложка», вакуумно-дуговой плазменно-ассистированный метод, фазовый состав, дефектная субструктура, микротвердость, износостойкость

А.М. Пшуков, А.А. Кокоева, Д.Н. Ермоленко, А.З. Кашежев
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: В работе представлены результаты комплексного исследования новых сцинтилляционных систем на основе синтина и додекана с добавлением нафталина и 2,5-дифенилоксазола. Впервые продемонстрировано, что оптимизация концентрации нафталина и прямая спектральная согласованность с диапазоном чувствительности фотоприёмников позволяют достичь световыхода, превышающего аналогичные параметры стандартных растворов на основе псевдокумола. Было установлено, что при концентрации нафталина 100 г/л формируются эксимеры, обеспечивающие дополнительный вклад в эмиссию и расширение спектра излучения. Этот эффект позволяет отказаться от применения вторичных флуоров, что снижает энергетические потери и повышает энергетическое разрешение. Измеренные значения относительного световыхода составили до 120 % от стандартного псевдокумольного раствора, что эквивалентно около 15 600 фотонов/МэВ для додекан-нафталиновых систем. Новизна работы заключается в экспериментальном подтверждении
возможности создания высокоэффективных жидких сцинтилляторов с упрощённым составом и рекордной светоотдачей без использования вторичных смещающих добавок. Полученные результаты открывают перспективы применения таких систем в экспериментах по регистрации ионизирующего излучения, включая поиск безнейтринного двойного бета-распада.
Ключевые слова: безнейтринный двойной бета распад, неодим-150, жидкий сцинтиллятор, синтин, додекан, нафталин, световыход, флуоресцентные свойства, механизм переноса энергии, кварцевые фотоумножители

А.И. Синкевич, С.Д. Сметанникова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Для объемных образцов одноосных кристаллов с известными структурными и магнитными характеристиками, существует возможность предсказать конфигурацию магнитной доменной структуры и геометрические размеры ее элементов. Однако подобная оценка содержит информацию лишь об итоговой структуре на базисной плоскости образца, при этом особенности ее формирования не рассматриваются. В работе предложен анализ комплексности доменной структуры объемных образцов высоко- и низкоанизотропных соединений на основе исследования полей рассеяния доменной структуры, а также в рамках методов фрактальной геометрии. Проведенный анализ позволил оценить степень усложнения доменной структуры в процессе ее формирования от основных глубинных доменов до поверхностной структуры на базисной плоскости кристалла. Дополнительно, на основе пространственного распределения сигнала зонда сканирующего зондового микроскопа над поверхностью образца проведен фрактальный анализ самих полей рассеяния доменной структуры. В результате сопоставления полученных данных для высоко- и низкоанизотропных соединений показано, что объекты с качественно разными конфигурациями доменной структуры, но схожими закономерностями их формирования, обладают близкими значениями статистических параметров комплексности структуры, в то время как для объектов с более простой структурой и меньшим числом вложений значения этих параметров снижены.
Ключевые слова: магнитная доменная структура, магнитно-силовая микроскопия, поля рассеяния, фрактальная размерность

А.В. Солнышкин¹, И.Т. Зезянов¹, О.Н. Сергеева¹, С.А. Кукушкин², М.В. Старицын³, Ш.Ш. Шарофидинов⁴, Н.В. Шаренкова⁴, С.В. Сенкевич⁴, И.П. Пронин^4
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГБУН «Институт проблем машиноведения РАН»
³ ФГУП «Центральный научно- исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» им. И.В. Горынина НИЦ «Курчатовский институт»
⁴ ФГБУН «Физико- технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН»

Аннотация: Исследовано влияние нестехиометричности тонких монокристаллических слоев нитрида алюминия (AlN) на их структуру и диэлектрические свойства. Тонкие слои AlN были выращены методом хлорид-гидридной эпитаксии на монокристаллической подложке кремнии с наноразмерным буферным слоем карбида кремния, выращенный методом твердотельного замещения (SiC/Si(111)). Фазовый анализ структур проводился методом рентгеноструктурного анализа с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-7, а изучение микроструктуры и состав поперечных сечений проводилось на растровом электронном микроскопе Lira3 Tescan. Слои нитрида алюминия различались составом – с сильной нестехометричностью (~18%) и составом, близким с стехиометрии (~ 4%). Выявлено, что увеличение нестехиометричности приводит к возрастанию межплоскостного расстояния гексагональной (вюрцитной) структуры и деформации кристаллической решетки тонких
слоев нитрида алюминия. Для нестехиометрических пленок наблюдалось усиление релаксационных явлений диэлектрической проницаемости в низкочастотной области спектра и рост диэлектрических потерь в 1,5-2 раза в исследованной области частот, а также в условиях приложения смещающих полей. Предполагается, что наличие асимметрии вольт-фарадных характеристик обусловлено вкладом объемно-зарядовой поляризации и изменением величины спонтанной поляризации.
Ключевые слова: хлорид-гидридная эпитаксия, подложка нанокарбида кремния на кремнии, эпитаксиальные слои AlN, нестехиометричность состава, диэлектрические свойства