Статьи

Образцы монокристаллов получены выращиванием из разработанного расплава-растворителя Li6Gd(BO_3)_3+Gd2O3+Eu2O3 на затравку кристаллика C-Gd2O3 при температуре 1145oС. Наноструктурированый порошковый образец был получен золь-гель методом из водных растворов Gd(NO_3)3 и Eu(NO)3 с осадителем Na(OH) при дисперсном распылении этих прекурсоров. Полученные образцы C-Gd2O3 : Eu3+ исследованы методом рентгеновской дифрактометрии для подтверждения образования кубической фазы C-Gd2O3, для определения размеров нанокристаллитов (59 nm) и их деформационных напряжений (0.06%). Сравнительный анализ спектров фотолюминесценции и диффузного отражения монокристаллического и нанокристаллического образцов показал, что при изменении энергии возбуждения фотолюминесценции (ФЛ) по ряду 250, 280 и 300 nm низкоэнергетические полосы ФЛ 620 и 710 nm уменьшаются по интенсивности относительно основной полосы ФЛ 611 nm для обоих видов образцов. Для низкоэнергетической линии возбуждения ФЛ 300 nm высокоэнергетические полосы ФЛ 595, 550, 480, 470 и 420 nm монокристалла увеличиваются по интенсивности относительно полосы 611 nm. Исследование спектров диффузного отражения показало, что переносы зарядов через энергетическую щель при формировании ФЛ непрямые и осуществляются с участием фононов энергией 0.29 eV для объемной части монокристалла при Eg0=3.97 eV и для его нарушенного поверхностного слоя 0.26 eV при Eg0=3.59 eV. Еще большая энергия фононов 0.49 eV наблюдается для нанокристаллического образца прн Eg0=2.00 eV, что связано с большой удельной площадью границ раздела кристаллитов для нанокристаллического образца.

Цель работы состояла в прямом наблюдении и дальнейшем анализе дефектов (микротрещин), развивающихся в объеме образца природного гетерогенного материала под действием одноосной сжимающей нагрузки. Для детектирования дефектов в объеме использовалась рентгеновская компьютерная микротомография. Особенность экспериментов состоит в том, что выполнялась томографическая съемка образца, находящегося под действием нагрузки. На основе анализа томографических сечений были построены трехмерные модели дефектной структуры и вычислена фрактальная размерность системы микротрещин. С помощью модели дискретных элементов проведены численные эксперименты по разрушению образцов гетерогенных материалов. Исследовано изменение фрактальной размерности очагов разрушения в процессе их роста. Установлено хорошее согласие результатов компьютерного моделирования и лабораторных экспериментов, что позволяет говорить об адекватности предложенной модели.

Проведены измерения поляризации квазиупругого рассеяния света в представителях нового семейства кристаллов антимонитов лантаноидов R3Sb5O12 (R = Gd, Pr, Nd, Er). Установлена связь между степенью деполяризации рассеянного излучения и несовершенствами структуры, новых соединений кубической группы симметрии. Доля деполяризованного излучения непосредственно связана с величиной акустической добротности кристаллов. Найден закон обратной экспоненциальной зависимости между степенью деполяризации рассеянного под прямым углом излучения и добротностью пьезорезонаторов на основе Pr3Sb5O12 и Nb3Sb5O12.

Проведены исследования электрических свойств островковых пленок. Измерены зависимости удельной дифференциальной проводимости пленок и зависимости удельной дифференциальной емкости пленок от температуры и частоты внешнего электрического поля. Исследования электрофизических свойств пленок позволили установить процессы, которые определяют возникновение отрицательной емкости в островковых пленках. Эти процессы с одной стороны определяются ростом концентрации избыточных носителей заряда в пленке под действием электрического поля, с другой стороны инерционностью изменения тока в пленке относительно внешнего переменного электрического поля. Инерционность изменения тока связана с темпами генерации и рекомбинации концентрации избыточных заряженных островков.

ля определения влияния субстрата на оптическую частоту ωLO(Γ) свободного графена рассмотрена задача об адсорбированном на твердотельной подложке димере, состоящим из двух атомов углерода, связанных прямым (кинетическим) t и косвенным tind (через состояния подложки) обменами. Показано, что в случае полупроводниковой подложки результирующее взаимодействие, равно t+|tind|, что приводит к сдвигу частоты ωLO(Γ) на величину ΔωLO(Γ)>0 (красное смещение G-пика рамановского спектра) и относительный сдвиг, δLO(Γ)=ΔωLO(Γ)/ ωLO(Γ)~|tind|/t. Сделанные для подложки 6H-SiC численные оценки δLO(Γ) хорошо согласуются с данными эксперимента. В случае подложки - переходного металла показано, что для металлов с большими эффективными массами d-электронов (элементы конца 3d-ряда), возможна ситуация, когда ΔLO(Γ)<0 (голубое смещение), что реально имеет место для графена, сформированного на Ni(111). Здесь, однако, теоретические оценки |δLO(Γ)| являются заниженными.

Образцы β-NaGd1-xEuxF4, где 0≤ x≤1, впервые синтезированы гидротермальным методом. Полученные материалы охарактеризованы методами рентгенофазового анализа, электронной микроскопии, ИК- и КРС-спектроскопии. Впервые во всем интервале концентраций европия проведены исследования спектров люминесценции и спектров возбуждения люминесценции β-NaGd1-xEuxF4. Обнаружено отсутствие полного гашения люминесценции системы β-NaGd1-xEuxF4 и показано, что возбуждение люминесценции данной системы посредством возбуждения ионов донора (Gd3+) приводит к высокому квантовому выходу люминесценции.

Получены трехкомпонентные электродные материалы на основе композита полианилина с многостенными углеродными нанотрубками и технического углерода, перспективные для электродов суперконденсаторов. Предложенный в работе метод позволяет достичь равномерного распределения полианилина по поверхности частиц технического углерода в виде слоев толщиной ~ 5 nm, что обеспечивает высокую пористость и удельную площадь поверхности. Показано, что наличие технического углерода в составе материала приводит к снижению степени дефектности структуры полимера. С ростом доли технического углерода повышаются электрохимические характеристики электродных материалов: скоростная способность электродов (до 81%) и их циклическая стабильность (92%) по сравнению с композитом, не содержащим технический углерод (25 и 78%, соответственно).

Объектом исследования являются тонкие пленки (~10-15 nm) монооксида германия, полученные методом термического испарения в вакууме композитных слоев GeO2, содержащих нанокластеры Ge, и осаждения паров GeO на холодную подложку. По данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что структуру ближнего порядка пленок монооксида германия можно описать моделью неупорядоченной случайной сетки. Стехиометрический параметр x в пленках GeOx составил 1.07±0.05. Данные спектроскопии комбинационного рассеяния света и инфракрасной спектроскопии свидетельствуют о разной глубине протекания процесса диспропорционирования GeO при отжиге от 5 до 30 min и температуре 200-400oC в вакууме. Отжиги продолжительностью 45 min и более при тех же температурах приводили к частичному окислению аморфных кластеров Ge в матрице оксида.

Для изучения электронного состояния атомов железа при их легировании в германии, в условиях сверхвысокого вакуума формировалась двойная пленочная система Fe-Ge, получаемая отжигом пленки Fe, нанесенной на пленку Ge, осажденной на поверхности кристалла Мо(110). Полученные результаты на основе использования сочетания методов спектроскопии обратного рассеяния ионов низкой энергии (СОРИНЭ), электронной Оже-спектроскопии (ЭОС), дифракции медленных электронов (ДМЭ), измерения работы выхода в варианте Андерсона указывают на то, что сформированная таким образом двойная пленка Fe-Ge характеризуется равномерным распределением атомов Fe и Ge по объему пленки. Показано, что изменение относительного содержания атомов Fe приводит к существенному изменению их электронного состояния. Впервые проведенные измерения величины абсолютного заряда атомов Fe, приобретаемого ими при их легировании в германии, свидетельствуют о том, что по мере роста содержания Fe величина заряда планомерно уменьшается от значения 0.34е для одиночного атома до 0.07е для одинакового соотношения Fe и Ge. Это сопровождается изменением длины межатомной связи Fe^+-Ge- в пределах от 0.141 nm до 0.118 nm. Последнее, являясь свидетельством структурных превращений Ge, характеризуемых изменением длин и углов связей решетки, может быть использовано для идентификации структурных единиц легированного германия при различных концентрациях легирующего компонента.

Методом инфракрасной Фурье-спектроскопии исследованы полиморфные превращения тетракозана C24H50 при нагревании. Выявлено нарушение регулярности цепей в сердцевинах ламелей на основании температурных изменений прогрессий маятниковых колебаний CH2-групп и валентных (скелетных) колебаний C-C-связей. Обнаружено возникновение концевых гош-дефектов, число которых возрастает на каждом переходе между промежуточными ротационными фазами (RI, RII, RV). Предложен механизм структурных перестроений в тетракозане.

Предложена генерализация модели взаимодействующих мод на случай диффузного рассеяния (ДР). Это исследование подтверждает применимость ранее созданной модели взаимодействующих мод для анализа ДР в PbZr0.976Ti0.024O3 (PZT2.4). Модель, ранее применявшаяся для описания неупругого рассеяния в отдельных точках обратного пространства, теперь может быть применена для непрерывного описания изменения интенсивности диффузного рассеяния вдоль произвольного направления в обратном пространстве. Разработанный подход фононного разложения ДР при наличии межмодового взаимодействия значительно расширяет возможности исследования критической динамики перовскитов.

Представлено исследование температурной зависимости диэлектрической проницаемости ε(T) квантовых сегнетоэлектриков KTaO3 и SrTiO3 и твердого раствора на их основе (SrTiO3)0.85-(KTaO3)0.15 при температурах от 5 до 300 K, для описания которой применена экспоненциальная функция с вероятностным фактором Больцмана и самосогласованным предэкспоненциальным множителем. Показано, что такой подход в низкотемпературном квантовом пределе согласуется с формулой Барретта, а в высокотемпературном - с законом Кюри-Вейсса. Исходя из этого, определены энергии активации процессов, протекающие на трех выделенных температурных участках (5-30; 30-80; 80-300 K), где зависимость ε(T) имеет экспоненциальный вид. Предполагается, что для KTaO3 и SrTiO3 такие активационные процессы обусловлены температурным возбуждением фононов при приближении к температуре Дебая. Для (SrTiO3)0.85-(KTaO3)0.15 отклонение зависимости ε(T) при T=30-80 K от экспоненциальной объясняется фонон-фононными взаимодействия нормальных мод колебаний кристалла.