Колонка редактора

М.В. Старицын¹, Д.А. Киселев², В.П. Пронин³, А.Н. Крушельницкий³, С.В. Сенкевич³, Е.Ю. Каптелов⁴, И.П. Пронин^4
1 НИЦ «Курчатовский институт» – ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» им. И.В. Горынина»
² ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
³ ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»
⁴ ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»

Аннотация: В работе приводятся результаты экспериментальных исследований микроструктуры и пьезоэлектрических свойств тонких пленок цирконата-титаната свинца, характеризующихся либо островковой структурой радиально-лучистых сферолитов, расположенных в низкотемпературной пирохлорной матрице, либо блочной однофазной сферолитовой структурой, отличающейся размерами блоков. Изменение размера блоков в пределах 10-50 мкм достигалось вариацией расстояния от мишени до подложки в диапазоне 30-70 мм, приводящей к изменению температуры разогрева подложки в установке высокочастотного магнетронного распыления керамической мишени при осаждении пленок на «холодную» подложку платинированного кремния. Температура последующего отжига для кристаллизации фазы перовскита составляла 550°С для островковых пленок и 580°С для однофазных пленок. Методами растровой электронной микроскопии обнаружены аномальные зависимости поворота ростовой оси с ростом линейных размеров сферолитов, достигающих величины 1,2 град/мкм, и других микроструктурных параметров тонких пленок. Причиной наблюдавшихся явлений являлись латеральные механические напряжения, возникающие в процессе твердотельной трансформации из фазы пирохлора в фазу перовскита, сопровождающейся изменением плотности пленок. При растягивающих напряжениях порядка предела упругости это приводило к появлению дополнительных внутриблоковых большеугловых границ. Методом силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика изучено поведение латеральной поляризации и показано, что растягивающие механические напряжения в сферолитах приводят к ориентации вектора латеральной поляризации в радиальном направлении.
Ключевые слова: тонкие пленки цирконата-титаната свинца, фазовая трансформация пирохлор-перовскит, сферолитовая микроструктура, дифракция отраженных электронов, силовая микроскопия пьезоотклика

О.О. Молоканова¹, А.М. Кармоков¹, О.А. Молоканов¹, М.М. Кармоков¹, А.И. Хасанов², А.Х. Дышекова^1
1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
² ФГБОУ ВО «Чеченский государственный университет им. А.А. Кадырова»

Аннотация: В специальных стеклах для электронной техники марок С87-2, С78-4 и С78-5 исследовано влияние термических процессов на спектры оптического поглощения в диапазоне длин волн от 200 до 1100 нм. Стекла исследовались как в исходном состоянии, так и после отжига в различных термодинамических условиях: в атмосфере естественного воздуха и в вакууме при температурах 400 и 500°С, а также в проточном водороде при температуре 400°С. Установлено влияние среды, температуры и времени отжига образцов на дисперсионные зависимости поглощения исследованных стекол. Обнаружено, что на собственное поглощение некоторых компонентов стекла оказывает существенное влияние время отжига в водороде. Определен край фундаментального поглощения и оценена ширина запрещенной зоны образующихся нанокристаллических фаз. Ширина запрещенной зоны нанокристаллических фаз, образующихся в процессе отжига образцов при высокой температуре, по результатам оптических измерений составляет от 2,0 до 3,7 эВ.
Ключевые слова: стекла, собственное поглощение, нанокрислалл, ширина запрещенной зоны

А.С. Митченко¹, О.В. Малышкина¹, О.С. Гусева², А.И. Иванова^1
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГБОУ ВО «МИРЭА – Российский технологический университет»

Аннотация: В работе исследовано влияние модифицирующей добавки мелкодисперсного полистирола (2 мас.%) на диэлектрические и пироэлектрические свойства образцов керамики Ca_0,3Ba_0,7Nb₂O₆ (CBN30) и твердых растворов на его основе с добавлением (5%) SrTiO₃ или LiTaO₃, полученных методом твердофазного синтеза. Показано, что присутствие полистирола в процессе спекания керамики твердых растворов на основе CBN30 приводит к образованию в образцах наноразмерных пор и, как следствие, существенному уменьшению диэлектрических потерь и изменению характера дисперсии диэлектрической проницаемости в широком частотном диапазоне изготовленных образцов, в результате вид диаграмм дисперсии керамики на основе CBN30 стал аналогичен диэлектрической дисперсии промышленных образцов пьезоэлектрической керамики цирконата-титаната свинца. Проведенные исследования пироэлектрического эффекта на поляризованных образцах керамики на основе CBN30 выявили, что образцы, спеченные с присутствием полистирола, имеют, в отличие от образцов, спекаемых без полистирола, однородное распределение поляризации по толщине.
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика, ниобат бария - кальция, бессвинцовые материалы, модификаторы, структура зерен, диэлектрическая проницаемость

М.Б. Ляхова, Е.М. Семенова, П.А. Ракунов, А.Ю. Карпенков, А.И. Синкевич, М.В. Фёдоров
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Представлены результаты экспериментального исследования процессов перемагничивания серии  многокомпонентных сплавов (R,Zr)(Co,Cu,Fe)_Z (R = Sm, Gd) с учетом микро- и наноструктуры. Для достижения высококоэрцитивного состояния образцы подвергались изотермическому отжигу при 800оС в течение 8–24 часов. Длительность отжига влияет на формирование наноструктуры сплавов данного типа. По данным магнитных измерений, выполненных методом вибрационного магнитометра, построены петли гистерезиса, зависимости коэрцитивной силы от химического состава и длительности термических обработок, определен интервал изменения температурного коэффициента магнитной индукции в зависимости от относительного содержания Sm и Gd. Данные о микро- и наноструктуре получены методами оптической и сканирующей зондовой микроскопии. Описаны корреляционные соотношения между параметрами микро- и наноструктуры и магнитными свойствами исследованных сплавов. Показано, что наибольшие значения коэрцитивной силы достигаются на составе, где x=0,5.
Ключевые слова: редкоземельные интерметаллиды, гистерезис, коэрцитивная сила, намагниченность, микроструктура, наноструктура

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

Аннотация: Целью данной работы являлось изучение влияния содержания примеси оксида алюминия на особенности вакуумного спекания, оптические и люминесцентные свойства композитной керамики LuAG: Ce / Al2O3. Были синтезированы керамические порошки LC-1, LC-2, LC-3 состава Lu2,98Ce0,02Al5O12 / Al2O3, где содержание корунда составляло 0, 10, 20 масс.% соответственно. Исследована динамика усадки керамических компактов методом дилатометрии, морфология и элементный анализ поверхности спеченной керамики LuAG:Ce / Al2O3 – методом сканирующей электронной микроскопии, получены спектры светопропускания и люминесценции. Показано, что с ростом содержания корунда в составе керамического порошка растут температуры начала и конца усадки. Остаточная пористость при этом концентрируется в участках керамики, содержащей преимущественно кристаллиты корунда, как материала с большей температурой спекания. Выявлено, что включения фазы корунда препятствует неконтролируемому разрастанию зерен керамики. Состав с содержанием корунда 10 масс.% показал наибольшее значение интенсивности люминесценции. При этом с увеличением доли корунда в композитной керамике наблюдалось незначительное уширение спектров люминесценции.
Ключевые слова: LuAG:Ce, оксид алюминия, керамика, люминесценция, оптические свойства, спекание

С.П. Крамынин, Е.М. Зобов, М.Е. Зобов
ФГБУН «Институт физики им. Х.И. Амирханова» Дагестанского федерального исследовательского центра РАН

Аннотация: Предложен метод декомпозиции интегрального спектра фотолюминесценции на составляющие, основанный на анализе идентификатора, представляющего собой соотношение первой и второй производной экспериментальных данных. В работе изучен вопрос о границах применимости данного метода декомпозиции сложного спектра фотолюминесценции. На примере интегрального спектра, образованного двумя гауссианами дано определение чувствительности метода. Показана эволюция зависимости используемого идентификатора от длины волны при изменении расстояния между максимумами элементарных компонент. С помощью синтетического эксперимента построены зависимости чувствительности от соотношения полуширин и интенсивностей составляющих интегрального спектра. Полученные зависимости имеют нелинейный характер и имеют локальные максимумы и минимумы. Использование рассчитанных зависимостей позволяет оценить при каком перекрытии полос разложение еще возможно, а при каком выделить элементарную составляющую из интегрального спектра уже невозможно.
Ключевые слова: фотолюминесценция, спектр, декомпозиция, ZnS, ZnO, моделирование, интегральный спектр, гауссиан, люминесцентный анализ, синтетический эксперимент

О.Е. Корольков, В.В. Столяров
ФГБУН «Институт машиноведения Российской академии наук»

Аннотация: В статье изучается влияние релаксации напряжений, вызваннойостановками деформации и  импульсным током, на деформационное поведение при растяжении ультрамелкозернистого титана Grade 4. Образцы растягивались по режимам: без тока; непрерывно с током; с периодическим подводом тока; периодическим подводом тока во время остановок деформации. Исследовалась микротвердость рабочей зоны испытанных образцов. Выполнены фрактографические исследования зоны разрушения. Показано, что в результате непрерывного введения тока в процессе растяжения напряжения течения снижаются, а удлинение до разрушения повышается. Периодическое введение тока, сопровождаемое остановками деформации, приводит к максимальному повышению относительного удлинения до разрушения за счет релаксации напряжений. Релаксационное влияние импульсного тока проявляется в снижении микротвердости и переходе характера разрушения от ямочно-чашечного излома к преимущественно ямочному излому.
Ключевые слова: релаксация напряжений, растяжение, титан, наноструктура, электропластический эффект, импульсный ток, микротвердость, фрактография

Д.А. Козодаев¹, А.Ю. Гагарина², Ю.М. Спивак², В.А. Мошников^2
1 «НТ-МДТ»
² ФГАУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Аннотация: Получена метрологическая поверхность со ступенями с атомно-гладкими гранями, высоты которых имеют калиброванный размер, кратный высоте одного монослоя, на примере эпитаксиальных слоев теллурида свинца с подслоем фторида кальция на подложках монокристаллического кремния с кристаллографической ориентацией (111). Проведено исследование морфологии рельефа методами атомной силовой микроскопии. Произведена оценка ступенчатого рельефа, возникающего в результате механических напряжений на интерфейсе «эпитаксиальный слойподложка». Установлено, что боковые стенки ступеней ограняются по кристаллографическим плоскостям, относящимся к семейству {100}, стенки ступеней наклонены на углы 54,7° и 144,7° к плоскости основания тестового образца. Предложены рекомендации по применению калибровочных образцов для серии эпитаксиальных слоев теллурида свинца (111) для оценки аппаратной функции зондов.
Ключевые слова: зондовая сканирующая микроскопия, атомно-силовая микроскопия, халькогениды свинца, наноматериалы, тестовые структуры

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

Аннотация: Проведены исследования температурной зависимости проводимостипленок на основе Cu:SnO₂,  изготовленных с помощью магнетронного распыления смешанной мишени CuO/SnO₂. Температурные зависимости проводимости носили существенно нелинейный характер. Обнаружено, что на температурной зависимости наблюдается локальный минимум проводимости вблизи температуры 330°C. Для объяснения полученных результатов предложена математическая модель адсорбции частиц кислорода на поверхности широкозонных полупроводников в различных формах. Предполагалось, что адсорбция частиц кислорода приводит к возникновению примесных уровней акцепторного типа, локализованных вблизи поверхности полупроводника. Выполненное моделирование в рамках предложенной модели показало качественную и количественную согласованность результатов расчета и экспериментальных данных температурной зависимости проводимости сформированных газочувствительных слоев Cu:SnO₂ в кислородсодержащей атмосфере. Анализ экспериментальной температурной зависимости показал, что локальный минимум проводимости обусловлен термоактивационным процессом диссоциации частиц кислорода, адсорбированных в молекулярной форме. Оценены энергии десорбции каждой формы адсорбированного кислорода и глубина залегания их поверхностного акцепторного уровня.
Ключевые слова: температурная зависимость проводимости, диссоциация кислорода, диоксид олова, модель газовой чувствительности

С.Л. Гафнер, Л.В. Редель
ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»

Аннотация: Серебро является одним из наиболее перспективных наноматериалов для плазмонных приложений, что обусловлено его низкой стоимостью, а также легкостью, с которой оно может быть подготовлено в виде наночастиц с контролируемым размером и формой. К настоящему времени уже стало понятно, что именно форма и внутренняя симметрия наночастиц может значительно влиять на величину рассеяния и поглощения световой волны, так как без образования сильного диполя данные эффекты в наночастицах будет несущественными. Поэтому основной задачей проведенного исследования был  теоретический анализ процессов образования внешнего и внутреннего строения нанокластеров серебра, получаемых некоторыми методиками физического синтеза. Для этого в работе были изучены данные высокоразрешающей электронной микроскопии для исходных и отожженных наночастиц серебра, сформированных на углеродной подложке вакуумно-термическим испарением и имеющие размеры от 2,0 до 10,0 нм. На основе проведенного анализа сделаны выводы о возможных особенностях и механизмах образования различных видов симметрии в синтезированных Ag наночастицах.
Ключевые слова: нанокластеры, серебро, кристаллизация, структура, компьютерное моделирование, просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения