ФХ-2022

О.С. Гусева¹, О.В. Малышкина², А.С. Митченко^2
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный медицинский университет»
² ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В работе методом твердофазного синтеза получены образцы керамики состава Са_0,3Ba_0,7Nb₂O₆ чистого и с модифицирующими добавками (5%) SrTiO₃, KTaO₃ или LiTaO₃. У всех исследуемых составов керамик выявлено наличие крупных и мелких зерен. Показано, что вхождение LiTaO₃ в состав керамики Са_0,3Ba_0,7Nb₂O₆ на порядок уменьшает размер зерен, а вхождение SrTiO₃ приводит к удлинению формы зерна. На основе анализа элементного состава установлено, что введение
модификаторов в состав Са_0,3Ba_0,7Nb₂O₆ уменьшает избыток кислорода в структуре тетрагональной вольфрамовой бронзы, по сравнению с немодифицированной керамикой Са_0,3Ba_0,7Nb₂O₆. Максимум на температурной зависимости диэлектрической проницаемости практически не зависит от типа модификатора и лежит в интервале 279-285°С. Это на 60 градусов выше температуры Кюри монокристалла Са_0,3Ba_0,7Nb₂O₆. Независимо от температуры измерения, максимальное значение диэлектрической проницаемости имеет материал Са_0,3Ba_0,7Nb₂O₆0 + 5%SrTiO₃. Тогда как минимальное значение диэлектрической проницаемости при комнатной температуре имеет образец Са_0,3Ba_0,7Nb₂O₆ + 5%LiTaO₃, а в точке Кюри – образец Са_0,3Ba_0,7Nb₂O₆.
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, ниобат бария - кальция, бессвинцовые материалы, модификаторы, структура зерен, диэлектрическая проницаемость

О.И. Гырдасова¹, А.Е. Степанов², С.В. Наумов³, С.Н. Шкерин^4
1 ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»
² ФГБУН «Уральского Федерального Университета им. Первого Президента России Б.Н. Ельцина»
³ ФГБУН «Институт Физики Металлов Уральского отделения Российской академии наук»
⁴ ФГБУН «Институт Высокотемпературной Электрохимии Уральского отделения Российской академии наук»

Аннотация: Выращиванием из гомогенного расплава методом бестигельной зонной плавки получены стеклообразные композитные материалы, имеющие высокие значения кислородной проводимости. Отмечена сложная архитектура композита: основной фазой является высокодефектный по катионной и анионной подрешеткам Y_3-xLa_xFe_5–yO_12+δ со структурой граната, внутри которого наблюдается прорастание нитевидных кристаллов La_1–xY_xFe_1–yO₃ со структурой перовскита. Исследовано влияние метода синтеза поликристаллических прекурсоров, использованных в качестве сырья для получения расплава, на формирование структуры композитов La_1-xY_xFe_1-yO₃/Y_3-xLa_xFe_5-yO_12+δ. Композит, полученный из прекурсора сформированного формиатным методом содержит ~87 мол.% основной фазы. Композит полученный из прекурсора сформированного методом СВС ~76 мол.% фазы граната. Полученные композиты имеют выделенное направление роста основной фазы Y_3-xLa_xFe_5-yO_12+δ <100>.
Ключевые слова: феррит иттрия, структуры граната, синтез, прекурсоры, морфология, композиты, кислородная проводимость

О.В. Девицкий^1,2
1 ФГБУН «Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук»
² ФГАОУ ВО «Северо- Кавказский федеральный университет»

Аннотация: Методом одноосного холодного прессования были изготовлены мишени GaAs_0,9Bi_0,1 с содержанием Bi 10%. Из сформированной мишени GaAs_0,9Bi_0,1 методом импульсного лазерного напыления в аргоно-азотной газовой атмосфере получены тонких пленок GaAs_1-x-yN_xBi_y на подложку GaAs (100) и исследованы их структура и состав. Показано, что на поверхности пленки присутствуют преимущественно мелкие микрокапли диаметром менее 0,5 мкм образованы атомами Bi. Крупные микрокапли диаметром от 2 до 6 мкм состоят частично из Bi и Ga. Микрокапель сформированных только из Ga не было обнаружено. Отмечено, что малые микрокапли Ga адсорбируется на поверхности крупных микрокапель Bi не образуя сплав GaBi. Также установлено, что образование микрокапель Bi также происходит за счет сегрегации атомов Bi на поверхность пленки. Данные энергодисперсионной спектроскопией позволяют охарактеризовать полученные тонкие пленки как
GaAs_0,995N_0,015Bi_0,03. Среднеквадратичная шероховатость поверхности пленки составила 12,2 нм.
Полученная пленка GaAs_0,995N_0,015Bi_0,03 обладает поликристаллической структурой. Анализ данных рентгеновской дифрактоскопии показал, что рост пленки происходил в по закону Фольмера-Вебера, когда островки зарождаются, а их размеры впоследствии увеличиваются. Зародыши вероятнее всего образованы GaAs, GaN, GaAsN, GaAsBi и GaAsNBi. Вычисленная величина полной ширины на уровне половины высоты для GaAs_0,995N_0,015Bi_0,03 составила – 0,8656ʺ, а средний размер кристаллита равен 1,6 нм.
Ключевые слова: тонкие пленки, III-V-N-Bi, GaAs1-x-yNxBiy, импульсное лазерное напыление, разбавленные нитриды, разбавленные висмутиды

А.П. Зажогин¹, N.H. Trinh², М.А. Малец³, М.П. Патапович^3
1 Белорусский государственный университет
² Vinh University
³ УО «Белорусская государственная академия связи»

Аннотация: Проведен послойный анализ металлов и сплавов, а также изучена возможность напыления нанопленок, содержащих в своем составе олово, на различных видах поверхностей (металл, стекло) при воздействии сдвоенных лазерных импульсов на мишень в атмосфере воздуха. Эксперименты проводились с помощью лазерного двухимпульсного атомно-эмиссионного многоканального
спектрометра LSS-1. Достоинствами импульсного лазерного напыления как метода получения кластеров, фракталов являются: универсальность по отношению к материалу, возможность исключения посторонних примесей, гибкость метода, возможность контроля образования пленочных структур. Выполненные спектроскопические исследования лазерной плазмы, образованной при воздействии двух последовательных импульсов на мишень, иллюстрируют развитие методов получения нанокластеров различных химических элементов. Данным способом можно получать нанопленки не только чистых металлов, но и композиционных сплавов. Показана возможность напыления нанопленок для создания газочувствительных сенсоров.
Ключевые слова: сдвоенные лазерные импульсы, лазерная плазма, послойный анализ, напыление тонких пленок, нанопорошковые технологии, атомно-эмиссионная многоканальная спектрометрия

Ю.Ф. Иванов¹, А.А. Клопотов², И.В. Лопатин¹, О.В. Иванова², Е.А. Петрикова¹, М.С. Петюкевич¹, Е.Л. Никоненко^3
1 ФГБУН «Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН»
² ФГБОУ ВО «Томский государственный архитектурно-строительный университет»
³ ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Аннотация: Осуществлено поверхностное легирование методом одноциклового и многоциклового (5 циклов «напыление-облучение» в каждом цикле толщина пленки титана 0,5 мкм) высокоскоростного плавления системы «пленка (Ti)/(сталь 20X23H18) подложка» импульсным электронным пучком. Азотирование (793 К; 1, 3 и 5 час.) проводили в условиях реализации элионного (электронного и ионного) режима обработки. Рассмотрены изотермические сечения тройных систем диаграммы
состояния сплава Cr – Fe – Ni – Ti – N, формирующегося на различных стадиях комплексной обработки стали. Исследования показали, что, во-первых, облучение стали импульсным электронным пучком сопровождается формированием структуры высокоскоростной ячеистой кристаллизации твердого раствора на основе γ – Fe; во-вторых, азотирование стали в исходном состоянии сопровождается формированием нитридов железа Fe₄N и хрома CrN суммарным содержанием 79,8 масс.%; в-третьих, предварительное облучение стали импульсным электронным пучком приводит к снижению скорости нитридообразования при последующем азотировании; суммарное содержание нитридов 53 масс.%; в-четвертых, независимо от количества циклов легирования (концентрации титана в поверхностном слое) после пяти часов азотирования в образцах формируется поверхностный слой, образованный нитридами хрома и железа (1 цикл легирования) или нитридами хрома и титана (5 циклов легирования).
Ключевые слова: комплексная электронно-ионно-плазменная обработка, нагревание образцов электронной компонентой плазмы, высокохромистая сталь, поверхностное легирование, фазовый состав

Г.Г. Капустина¹, Н.А. Леоненко^2
1 ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный университет»
² Институт горного дела Дальневосточного отделения Российской академии наук – обособленное структурное подразделение ФГБУН «Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук»

Аннотация: Разработка современных технологий комплексного извлечения ценных компонентов из труднообогатимых руд и техногенных месторождений возможна на базе новейших достижений фундаментальных наук, комбинировании физико-химических, обогатительных и металлургических процессов. В работе описаны результаты по воздействию лазерного излучения на минеральные образцы с ультрадисперсным «неизвлекаемым» золотом из иловых прудов-отстойников россыпных месторождений Дальнего Востока. Объектом исследований является воздействие источника непрерывного лазерного излучения на образцы минералов, объектов аллювиальных отложений, содержащих субметрические и наноразмерные формы золота, не извлекаемые традиционными гравитационными методами. Цель работы заключалась в исследовании процессов взаимодействия лазерного излучения с дисперсными минеральными средами, содержащими ультрадисперсное золото, и определение условий агломерации ультрадисперсного золота. Электронно- микроскопические изображения образцов получены с помощью микроскопа «LEO EVO 40HV» (Carl Zeiss, Германия), оснащённом энергодисперсионным анализатором «INCA-ENERGY». Предложена
модель, описывающая процессы на границе гетерогенных фаз. Анализ обнаруженного эффекта агломерирования золота позволил сформулировать технические решения, которые были отражены в патентах на изобретения.
Ключевые слова: лазерно-индуцированный, ультрадисперсный, коллоидно-ионное, золото, золотосодержащие минеральные продукты, структурное упорядочение, сканирующая электронная микроскопия.

О.Е. Корольков¹, М.А. Пахомов¹, А.В. Поляков², Р.З. Валиев³, В.В. Столяров^1
1 ФГБУН «Институт машиноведения Российской академии наук»
² ФГБОУ «Башкирский государственный университет»
³ ФГБОУ «Уфимский государственный авиационный технический университет»

Аннотация: В статье исследовано влияние импульсного тока высокой плотности на деформационное поведение
титана с различной дисперсностью структуры. Проведено сравнение особенностей деформационных кривых крупнозернистого и наноструктурированного технически чистого титана Grade 4 при растяжении с введением импульсного тока. Ток различной скважности и плотности от импульсного
генератора подводили к образцу, находящемуся в захватах разрывной машины. Микроструктуру образцов крупнозернистого титана в головке образца и вблизи области разрушения в продольном сечении исследовали методом оптической микроскопии. Для исследования микроструктуры фольг наноструктурированного титана использовали метод просвечивающей электронной микроскопии.
Электропластический эффект в исследованных материалах проявлялся на кривой растяжения в виде отдельных скачков напряжения вниз. При одинаковых режимах импульсного тока высокой скважности амплитуда скачков напряжения в крупнозернистом титане выше, чем в наноструктурном титане. Для тока низкой скважности скачки напряжения одинаковы в пластической области. Импульсный ток высокой скважности в наноструктурированном титане приводил к аномальному
эффекту упрочнения, физическая природа которого нуждается в дополнительном исследовании. Использованные режимы импульсного тока не привели к заметным при оптическом увеличении структурным изменениям растягиваемых образцов, кроме исчезновения двойников и выделения частиц примесей в крупнозернистом титане. Фрактографические картины разрушения наноструктурированного титана, деформированного с током и без тока свидетельствуют о вязком разрушении без существенных изменений, что свидетельствует о минимальном тепловом вкладе в
процессе экспериментов.
Ключевые слова: растяжение, титан, наноструктура, электропластический эффект, импульсный ток, фрактография

Н.А. Клычков, В.В. Симаков, И.В. Синёв, Д.А. Шикунов
ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»

Аннотация: С помощью золь-гель технологии сформированы образцы тонких плёнок SnO₂, а также композитные слои CuO:SnO₂ и ZnO:SnO₂ с различной концентрацией примеси посредством смешения золей. Плёнки подвергались термообработке в потоке кислорода при 550°C. Поверх плёнок сформирована контактная система методом термического испарения хрома с последующим осаждением через маску на образец. На температурной зависимости проводимости для слоев на основе чистого диоксида олова наблюдается локальный максимум проводимости в области 250°C, что, вероятно, связано с термоактивационным процессом десорбции кислорода. Проводимость слоёв диоксида олова уменьшается по мере увеличения концентрации добавки меди. Добавка 2% меди на порядок уменьшает долговременный дрейф базовой линии проводимости пленок на воздухе, что может быть связано с образованием малоподвижных ассоциативных комплексов меди и вакансий кислорода. Наибольшую чувствительность к парам этанола во всем исследуемом диапазоне концентраций проявляли композитные слои с добавлением 6% цинка. Установлено, что добавка оксида меди и цинка повышает отклик газочувствительных сенсоров газа на основе слоёв SnO₂ к парам этанола, а также снижает время отклика на воздействие газовых проб в диапазоне рабочих температур 150-300°C.
Ключевые слова: золь-гель технология, композитные газочувствительные пленки, диоксид олова, дрейф проводимости, время отклика газового сенсора

С.М. Маслобоева^1,2
1 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
² Апатитский филиал Мурманского арктического государственного университета

Аннотация: Проведен анализ исследований получения шихты ниобата лития, используемой для выращивания методом Чохральского кристаллов LiNbO₃:Mg. Шихта синтезирована на основе прекурсоров Nb2O₅:Mg разного генезиса. Приведены результаты исследований шихты LiNbO₃:Mg методами рентгенофазового анализа, атомно-эмиссионного спектрографического анализа, газовой хромато-масс-спектрометрии, масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и лазерной абляцией. Установлено, что в изученных системах наблюдается равномерное распределение примеси магния в шихте, что приводит к получению кристаллов высокого оптического качества с коэффициентами распределения примеси выше единицы. Показано, что присутствие органических включений позволяет ввести больше магния в растущий кристалл. Результаты имеют важное значение в технологии выращивания монокристаллов ниобата лития при выборе способа синтеза шихты с целью использования полученных из нее кристаллов в конкретных областях техники.
Ключевые слова: пентаоксид ниобия, генезис, легирование магнием, синтез шихты ниобата лития, распределение примеси, монокристалл, оптическое качество

Р.Р. Нагаплежева, М.М. Оракова, М.Ю. Кушхова, Ф.М. Цеева, Х.А. Мишаев
ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: Плазменные технологии в последней четверти ХХ века совершили настоящую научно технологическую революцию в микроэлектронике. Придя в мир технологии микроэлектроники в качестве необходимой альтернативы жидкостному травлению, исчерпавшему к тому времени свой ресурс, плазменные или «сухие» технологии стали основным инструментом создания элементов изделий электронной техники. XXI век, несомненно, начался и протекает под знаком совершенствования таких технологий в твердотельной электронике. Плазменные технологии включают совокупность методов нанесения тонких и сверхтонких слоев на подложку полупроводника, а также комплекс методов размерного травления таких слоев с заданными параметрами травления. Если рассматривать методики размерного травления с использованием сухих технологий, то всегда следует учитывать, что весь спектр таких методов широк. Одни способы,
такие как радикальное и плазмохимическое травление, подразумевают мягкое, чисто химическое
взаимодействие плазменной среды с материалом подложки, результатом чего является образование летучего продукта травления и его удаление (откачка) из плазменного объема. Другая группа «сухих» методик включает способы чисто физического воздействия высокоэнергетических частиц плазмы на поверхность материала и удаление атомов с поверхности только в результате распыления материала. Методом поверхностной фото-ЭДС исследована реальная поверхность монокристаллического
кремния p–типа в интервале температур T = 289-473 K до и после плазменной обработки. Обнаружено существенное различие спектров поверхностных электронных состояний, полученных при нагревании и охлаждении образцов. Нагрев приводит к десорбции газов и диссоциации молекул воды в поверхностном слое, что уменьшает поверхностный потенциал на порядок.
Ключевые слова: плазма, фото-ЭДС, плазменная обработка поверхности, кремний, поверхностные электронные состояния