Автор: norAdmin

Ю.Ф. Иванов¹, Ю.Х. Ахмадеев¹, А.А. Клопотов², Н.А. Прокопенко¹, Е.А. Петрикова¹, О.В. Крысина¹, В.В. Шугуров¹, А.Н. Шмаков³, В.Ю. Лавров^2
1 ФГБУН «Институт сильноточной электроники» Сибирского отделения РАН
² «Томский государственный архитектурно-строительный университет»
³ ФГБУН «Институт катализа им. Г.К. Борескова» Сибирского отделения РАН

Аннотация: Высокоэнтропийные сплавы на основе тугоплавких металлов, обладающие необычным сочетанием физико-механических, трибологических, электрофизических и т. д. свойств, могут быть рекомендованы для использования в различных областях промышленности и медицины. Целью работы является исследование процесса роста пленок высокоэнтропийных сплавов системы Ti-Nb-Zr-Ta-Hf-Cu в режиме реального времени методом рентгенофазового анализа с использованием синхротронного излучения. Эксперименты по нанесению многоэлементных пленок металлов проводили на установке ВЭИПС-1, разработанной в Институте сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук для исследования процессов формирования пленок и покрытий на источнике синхротронного излучения. Процесс формирования структуры тонких пленок in situ с высоким временным разрешением изучали, используя источник синхротронного излучения –накопитель электронов ВЭПП-3 (Институт ядерной физики Сибирского отделения Российской академии наук). Показано, что осаждение на подложку ВК8 плазмы состава Ti-Nb-Zr-Ta-Hf-Cu сопровождается формированием аморфно-кристаллического состояния, представленного фазами состава (предположительно) Ti-Nb-Zr-Ta-Hf-Cu, TiZr, NbZr и CuTiZr, формирующимися на различных этапах напыления пленки. Основной является фаза состава Ti-Nb-Zr-Ta-Hf-Cu.
Ключевые слова: высокоэнтропийный сплав, тугоплавкие металлы, синхротронное излучение, фазовый состав, легирование медью

А.И. Иванова, А.В. Дудиловская, О.Е. Журавлев, А.Д. Кафтанов
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В настоящей статье представлены результаты исследования непроводящих биологических, кристаллических объектов, порошков, а также образцов стеклокомпозитов с помощью ионной жидкости методом сканирующей электронной микроскопии. Ионные жидкости на основе дицианамидов N -алкилпиридиния, изученные в работе, получены по реакции метатезиса. В качестве проводящего покрытия для диэлектриков был использован раствор ионной жидкости в ацетоне. Установлено, что применение ионных жидкостей является альтернативой методам металлического и углеродного напыления на диэлектрические образцы. Представлены электронные изображения образцов, полученные такими методами микроскопии, как режим низкого вакуума, использование металлического напыления (Pt) на образцы, а также исследование образцов без проводящего покрытия. Проведен сравнительный анализ результатов, полученных традиционными методами и методом нанесения на образцы ионной жидкости. Показано, что использование электропроводящих ионных жидкостей, обладающих термической и химической стабильностью, дает возможность получать электронно-микроскопические изображения с высоким разрешением, а также позволяет визуализировать топографический и композиционный контраст исследуемых диэлектрических образцов.
Ключевые слова: ионная жидкость, пробоподготовка, диэлектрические образцы, микроструктура поверхности, сканирующая электронная микроскопия

Ю.В. Кабиров¹, А.А. Утоплов¹, Н.В. Лянгузов¹, Е.Н. Сидоренко¹, Н.В. Пруцакова², Е.В. Чебанова^2
1 ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»
² ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет»

Аннотация: В работе проведены исследования зависимости магниторезистивности и коэффициента Зеебека композитного магниторезистивного состава вблизи порога перколяции 80%La_0,7Sr_0,3MnO₃/20%GeO₂, от напряженности постоянного магнитного поля до 3,8 кЭ и температуры в диапазоне от 25°C до 150°C. Образцы 80%La_0,7Sr_0,3MnO₃/20%GeO₂ имеют p-тип проводимости, положительный знак коэффициента Зеебека и диэлектрический характер изменения электрического сопротивления от температуры. Энергия активации таких составов около 0,35 эВ. Магниторезистивность такого состава уменьшается с увеличением разности температур горячего и холодного краев и исчезает в области температур фазового перехода 90°C. Установлено, что в постоянном внешнем магнитном поле напряженностью 3,8 кЭ наблюдается уменьшение коэффициента Зеебека составов 80%La_0,7Sr_0,3MnO₃/20%GeO₂ на 11% при разности температур 10 K. Зависимость коэффициента Зеебека от магнитного поля с увеличением температуры горячего края уменьшается и также исчезает в области температур 90°C, что связано с фазовым переходом ферромагнетик-парамагнетик манганита лантана La_0,7Sr_0,3MnO₃ и подавлением спин-зависимого туннелирования электронов.
Ключевые слова: коэффициент Зеебека, магниторезистивный композит, постоянное магнитное поле, манганит лантана-стронция, перколяция

И.Л. Кислова¹, Д.А. Киселев², А.Л. Холкин^3,4, А.В. Солнышкин¹, О.А. Мухин¹, Г.Г. Колков^1
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»
³ Институт материаловедения Авейру
⁴ Институт физики твердого тела, Латвийский университет

Аннотация: В работе проведено исследование распределения поляризации по объему кристаллов (1-x)Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O_3-xPbTiO₃ направлений [001] и [111] методом динамического пироэлектрического отклика. Установлено, что величина пироэлектрического коэффициента у образцов обоих направлений одинакова. Доменная структура исследуемых кристаллов визуализирована методом силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика. Показано, что на поверхности у исходных монокристаллов указанных направлений существует мелкоразмерная от 50 до 500 нм лабиринтоподобная доменная структура, свойственная сегнетоэлектрикам-релаксорам. На глубине 50 мкм от поверхности кристаллов наблюдается более крупная доменная структура с характерным размером доменов микронного масштаба. Для определения средней толщины слоя с неоднородным распределением поляризации была использована теоретическая модель, которая аналитически описывает возможности динамического пироэлектрического метода для исследования приповерхностного слоя сегнетоэлектрических материалов. Проведенные теоретические расчеты показали, что данный метод позволяет получать точные данные о толщине слоя и его состоянии поляризации. Экспериментально установлено, что в монокристалле 0,955Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O_3-0,045PbTiO₃ направления [001] вторичный пироэлектрический эффект вносит вклад в общий пироэлектрический отклик гораздо больше, чем для направления [111] из-за большой величины пьезоэлектрического коэффициента.
Ключевые слова: релаксоры, пироэлектрический эффект, поляризация, силовая микроскопия пьезоотклика, доменная структура

Н.С. Кожевникова^1,2, Е.А. Богданова^1,3, В.М. Скачков¹, И.В. Бакланова¹, А.П. Тютюнник¹, Л.Ю. Булдакова¹, М.Ю. Янченко¹, А.А. Юшков^2
1 ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
² ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
³ АО «Гиредмет»

Аннотация: В статье обсуждается возможность получения функциональных композиционных материалов, обладающих выраженными фотокаталитическими свойствами. Разработан гибридный композиционный материал на основе наноразмерного сульфида кадмия, закрепленного на матрице гидроксиапатита, полученного методом осаждения из раствора. Исходные компоненты и синтезированные образцы были аттестованы с использованием современных физико-химических методов анализа: рентгенофазовый анализ, энергодисперсионный рентгеновский анализ, спектроскопия комбинационного рассеяния, сканирующая электронная микроскопия, метод Брунауэра-Эммета-Теллера. Исследованы функциональные характеристики разработанного композиционного материала Ca₁₀(PO₄)₆(OH)_2—CdS, в частности, фотокаталитическая активность под действием ультрафиолетового или видимого излучения. Эффективность использования разработанного композиционного материала в качестве фотокатализатора оценивали по скорости окисления п-дигидроксибензол (гидрохинона). На основании полученных экспериментальных данных рассчитаны значения констант скорости реакции фотокаталитического окисления гидрохинона и времени его полупревращения при различных условиях (излучение, присутствие катализатора). Доказано, что разработанный композиционный материал, представляющий собой гидроксиапатит, модифицированный коллоидными частицами CdS, обладает выраженными каталитическими свойствами и является перспективным материалом для использования в качестве фотокатализатора. На разработанный композиционный материал подана заявка на патент.
Ключевые слова: сульфид кадмия, химическая конденсация из водных растворов, гидроксиапатит, композиционный материал, фотокатализ

Д.А. Кравченко, А.Ю. Колосов, Д.Н. Соколов, Н.И. Непша, С.С. Богданов, Н.Ю. Сдобняков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: На примере тернарного наносплава CoCrMo проведено сравнительное исследование с применением экспериментальной методики растровой электронной микроскопии и атомистического моделирования методом молекулярной динамики. С использованием технологии селективного лазерного плавления на основе порошка ПР-КХ28М6 был изготовлен образец, для которого идентифицирован неоднородный состав поверхности относительно присутствия кобальта и хрома, т.е. были обнаружены участки, одновременно обогащенные и обедненные данными элементами, что говорит о возможности формирования различных интерметаллидов на их основе. В процессе атомистического моделирования три наночастицы тернарного наносплава CoCrMo с числом атомов 10000, 15000 и 30000 были подвергнуты последовательному циклу нагревания и охлаждения, в том числе с идентификацией фазовых переходов, отвечающих плавлению и кристаллизации соответственно. Определены соответствующие температуры начала и завершения фазового перехода. Описаны закономерности структурной и поверхностной сегрегации в тернарном наносплаве CoCrMo. Отмечено, что для наночастиц, содержащих 10000 атомов, формируется лишь оболочка из атомов кобальта без формирования ядра, в то время как для наночастиц, содержащих 15000 и 30000 атомов формировалась луковичная структура. Атомы хрома формируют или ядро наночастицы как при N=10000 или периферийную область как при N=15000 и 30000. Атомы молибдена ведут себя индифферентно, т.е. распределены равномерно по всему объему исследуемых наночастиц.
Ключевые слова: тернарный сплав CoCrMo, технология селективного лазерного плавления, микроструктура поверхности, метод молекулярной динамики, структурная и поверхностная сегрегация

М.Н. Лапушкин
ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН»

Аннотация: Впервые проведен расчет адсорбции атомов бария на поверхности грани (0001) GaN методом функционала плотности. 2D-слой GaN моделировался суперъячейкой GaN(0001) 2×2 содержащих 10 бислоя GaN. Расчет электронной плотности состояния и энергии адсорбции атома Ba проводился для пяти мест адсорбции атома Ba: в ямочной позиции, в мостиковых позициях между поверхностными атомами Ga (N) и над поверхностным атомом Ga (N). Один атом Ba приходился на 4 поверхностных атомов Ga в первом бислое GaN. Наиболее предпочтительно адсорбция атома бария над поверхностным атомом N. Энергия адсорбции составляет величину: 2,96 эВ. Адсорбция атомов Ba приводит к незначительной реконструкции поверхности GaN: максимальный сдвиг слоя атомов Ga (N) не превышает 0,11 Å. Адсорбция Ba приводит к образованию поверхностной зоны ниже уровня Ферми.
Ключевые слова: метод функционала плотности, электронная структура, интерфейс, поверхность, адсорбция, барий, GaN

Д.В. Мамаев, О.В. Малышкина, А.И. Иванова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В работе для изготовления пористых образцов пьезоэлектрической керамики использовалсямелкодисперсный полистирол. Изготовлены образцы керамики ниобата калия натрия с концентрацией пор 10, 20, 25, 30 и 40 объемных процентов. Проведен анализ структуры и исследованы температурные и частотные зависимости диэлектрической проницаемости полученных образцов. Установлено, что присутствие полистирола в процессе спекания пьезокерамических образцов играет роль связки, которая испаряясь в процессе высокотемпературной обработки, в тоже время способствует стабилизации диэлектрических свойств керамики – в пористых образцах отсутствуют флуктуации диэлектрической проницаемости в низкочастотной области и увеличивается диапазон частот, в котором значения диэлектрической проницаемости не зависят от частоты. Выявлено, что уже 34 объемных процента пор ухудшают механическую прочность образца. Показано, что применение простой задачи теории протекания не позволяет провести оценку механической прочности пористых образцов в зависимости от концентрации пор.
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, пористые материалы, ниобат калия- натрия, диэлектрическая проницаемость, наноструктура, композиты связностью 3-3

Е.В. Медяник, Ф.Ф. Малявин, В.А. Лапин, А.А. Кравцов, В.Е. Супрунчук, Л.В. Тарала
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Аннотация: В данной работе были изготовлены керамические образцы на основе лютеций-алюминиевого граната легированного эрбием (содержанием 1 ат. %). При изготовлении керамического материала был выбран метод химического осаждения. Проведено исследование влияния двух типов спекающих добавок – MgO и CaO на микроструктуру и оптические свойства керамических образцов, полученных при температурах вакуумного спекания 1800, 1850, 1875°С. В статье подробно рассмотрено, как изменяется микроструктура и оптическое пропускание керамики со спекающими добавками MgO и CaO при различных температурах вакуумного спекания. Установлено, что оксид магния позволяет достичь более высокой оптической прозрачности керамики (около 80%), в то время как оксид кальция более эффективно способствует подавлению роста зерен. Повышение температуры спекания для образцовс MgO от 1800 до 1850°С способствовало увеличению светопропускания образцов от 10 до 80% и росту размера зерен от 1,80 до 3,03 мкм, в то время как для образцов с CaO подобного явления не наблюдалось, образцы полученные при температурах спекания 1850 и 1875°С обладали приблизительно одинаковой микроструктурой, содержащей остаточную микропористость.
Ключевые слова: лютеций-алюминиевого граната легированного эрбием, оптическая керамика, спекание, коэффициент светопропускания, люминесценция

О.Д. Новик¹, Н.Д. Гаврилова¹, О.В. Малышкина^2
1 ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»
² ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В работе представлены результаты исследований температурно-частотного поведения диэлектрической проницаемости ε, проводимости σ, времени релаксации τ_μ, токов термодеполяризации j и пиротока γ в гидрофильных полимерах и кристаллах с сеткой водородных связей OH…O в диапазонах 0,01–10⁷ Гц и 20–140°С. Анализ полученных данных выявил температурные аномалии ε(T), σ(T), τ_μ(T), j(T), и γ(T) вблизи «пороговых» точек 20, 36, 50, 65 и 85°С, где происходит разрушение кластеров воды (а при температуре выше 100°С и самой молекулы воды) и, тем самым, освобождение глубоких ловушек, изменение состава носителей заряда (Н₃O⁺, ОН^– и др.) и их траекторий в объеме. Проводится аналогия между температурным поведением ε, σ, τ_μ, j и γ в «пороговых» точках, имеющих характерный одиночный резонансный пик, и дипольным резонансом фотопоглощения в кластерах металлов Ag, Mg и Sm, проявляющаяся в уширении резонанса, расщеплении одиночного пика и образовании однодоменного кристалла ATGS+Cr³⁺ (0,06 масс.% Cr). Мы также обсуждаем возможное возникновение коллективных ядерных возбуждений при облучении образца фотонами или возникновение внутреннего электрического поля смещения E_dp при внезапном охлаждении или нагревании образца. Рассмотрено запутывание фотонов по поляризации.
Ключевые слова: гигантский дипольный резонанс, дискретные уровни энергии двухъямного потенциала, диэлектрическая проницаемость и проводимость, когерентные коллективные возбуждения ядер, расщепление резонансных максимумов ε, σ и времени релаксации проводимости τμ, спиновое поле вероятностей