Представлен обзор различных видов металлорганических каркасов (МОК) и особенностей их структуры, представлена классификация. Рассмотрены основные методы и подходы к синтезу как самих МОК, так и композиционных материалов на их основе.

Структура МОК представляет собой регулярную трехмерную решетку, образованную органическими линкерами и металлическими кластерами. На примере анализа литературных данных по синтезу МОК и изучению их структуры показано, что характер взаимосвязей и типы металлов могут существенным образом влиять на пространственное построение и размер кристаллов МОК: они могут быть нано-, микро- и мезоразмерными, плотными и пористыми, объемными и слоистыми. Это все определяет их широкий спектр свойств и возможности применения.

Рассмотрены перспективы и способы управления и контроля формы кристаллов, их размера и пространственным взаимосвязям между органическими компонентами и ионами металлов.

Основное внимание уделено цеолитоподобным каркасам (ZIF) как наиболее интересным с точки зрения строения, синтеза и применения в качестве материалов для электрохимических источников тока. Рассмотрены возможности модификации и контроля свойств этих МОК и композиционных материалов на их основе за счет управления составом, создания пористых структур и внедрения в них примесей, в том числе и с магнитными свойствами. Представлены различные варианты синтеза сложных композиционных материалов путем контролируемого пиролиза МОК как простого и масштабируемого процесса. Продемонстрировано влияние условий термообработки на конечные свойства, а также перспективы использования таких материалов в приложении электрохимии.

В качестве одного из вариантов изменения свойств МОК и композиционных материалов на их основе представлен подход, основанный на легировании МОК со структурой ZIF-67 другим металлом. В частности, научным коллективом авторов реализован синтез кобальтовых МОК, в которых кобальт частично замещен марганцем на стадии синтеза. Помимо этого, использована простая методика синтеза путем соосаждения в водном растворе, модифицированная ультразвуковым воздействием, которое сокращает продолжительность синтеза. Электрохимические исследования показали, что удельная электрохимическая емкость электродов из пиролизованных МОК с частичным замещением кобальта на марганец значительно выше, чем у материалов без марганца. С увеличением содержания марганца в МОК возрастает как удельная емкость, так и плотность энергии. Легирование МОК марганцем позволяет значительно (от 100 до 298 Ф/г при плотности тока 0,25 А/г) улучшить электрохимические характеристики материалов электродов для гибридных суперконденсаторов на их основе. Полученные авторами результаты свидетельствуют о том, что замещение кобальта марганцем является эффективным способом повышения электрохимических характеристик МОК.

Продемонстрировано, что разработка новых подходов к дизайну композитных материалов на основе МОК, а также исследование физико-химических закономерностей взаимодействия этих материалов с различного рода носителями является актуальной задачей.

Заряженные доменные стенки (ЗДС) в сегнетоэлектрических материалах интересны с фундаментальной и прикладной точек зрения, так как они обладают электрофизическими свойствами, отличными от объёмных. На уровне микроструктуры ЗДС в сегнетоэлектриках представляют собой двумерные дефекты, разделяющие области материала с различающимися направлениями векторов спонтанной поляризации. Компенсация электрического поля связанного ионного заряда ЗДС подвижными носителями приводит к формированию протяженных узких каналов с повышенной проводимостью в исходно диэлектрическом материале. Управляя положением и углом наклона ЗДС по отношению к направлению спонтанной поляризации, можно изменять её проводимость в широком диапазоне, что открывает широкие перспективы для создания устройств памяти, в том числе для нейроморфных систем. В обзоре представлено современное состояние исследований в области формирования и применения ЗДС, сформированных в монокристаллах одноосного сегнетоэлектрика ниобата лития (LiNbO₃, LN), в качестве устройств резистивного и мемристивного переключения. Рассмотрены основные методы формирования ЗДС в монокристаллах и тонких пленках LN, приведены современные данные по электрофизическим свойствам и способам управления электропроводностью ЗДС. Обсуждены перспективы применения ЗДС в устройствах памяти с резистивным и мемристивным переключением.

Кремний-углеродные пленки вызывают большой интерес как алмазоподобные материалы, сочетающие уникальные свойства — высокую твердость, адгезию к широкому классу материалов, прочность на стирание, а также химическую стойкость, низкий коэффициент трения и биосовместимость. Наличие кремния в составе позволяет существенно уменьшить внутренние механические напряжения в таких покрытиях по сравнению с алмазными. В современном производстве пленки получили применение, прежде всего, в качестве твердых смазочных материалов и защитных покрытий. Существует большое количество методик получения кремний-углеродных пленок, наибольшее распространение среди которых получили различные варианты парофазового химического осаждения. В данной работе был предложен и опробован способ синтеза кремний-углеродных пленок, основанный на применении высокочастотного индуктора для получения плазмы паров кремний-углеродной жидкости, напускаемых в камеру из внешнего источника. На подложках ситалла были получены беспримесные кремний-углеродные пленки с содержанием атомов углерода с sp³-гибридизованными орбиталями 63—65 %. Исследовался состав, шероховатость поверхности и коэффициент трения беспримесных кремний-углеродных пленок, полученных предложенным методом. Была изучена возможность реализации резистивного переключения в тонких кремний-углеродных пленках в кроссбар-структурах с металлическими электродами. 

Методом магнетронного распыления получены металлические тонкопленочные наноструктуры типа ферромагнетик/тяжелый металл: Ru(10 нм)/Co(0,8)/Ru(2), Ru(10)/Co(0,8)/Ru(2)/W(4), Pt(5)/Co(0,8)/MgO(2)/Pt(2),  Pt(15)/Co(0,8)/MgO(2)/Pt(2). На полученных образцах c помощью электронно-лучевой и фотолитографии изготовлены электрические контакты и холловские структуры с разной шириной токопроводящего мостика. На основе экспериментальных данных, полученных с вибрационного магнетометра рассчитаны магнитные параметры каждого образца: намагниченность насыщения, энергия и поле магнитной анизотропии, коэрцитивная сила – в зависимости от типа ферромагнитного слоя и слоя тяжелого металла. Из данных Керр-микроскопии определена доменная структура образцов. Проведено моделирование электросопротивления и сделаны оценки критической величины тока и максимальной плотности тока в наноструктурах. Показано, что все полученные образцы пленок обладают перпендикулярной магнитной анизотропией и могут быть использованы для изучения токоиндуцированных явлений и процессов переноса спинового момента в наноструктурах. 

Проведено исследование прочностных характеристик и термоэлектрических свойств среднетемпературных поликристаллических образцов р- и n-типа проводимости PbTe и Sn_0,9Pb_0,1Te соответственно. Образцы получали методами экструзии и искровым плазменным спеканием. Изучение прочностных характеристик материала проведено методом одноосного сжатия при температуре от 20 до 500 °С. Структура полученных материалов исследована методами рентгеновской дифрактометрии и электронной микроскопии. Электропроводность и коэффициент Зеебека измерены одновременно с использованием четырехзондового и дифференциального методов. Температуропроводность и удельная теплоемкость определены методами лазерной вспышки и дифференциальной сканирующей калориметрии. Методом экструзии и искровым плазменным спеканием получены однофазные и однородные по составу образцы PbTe и Sn_0,9Pb_0,1Te. При сопоставимых методах получения плотность дислокаций в образцах Sn_0,9Pb_0,1Te была на порядок меньше, чем в образцах PbTe. Исследование механических характеристик образцов n- и р-типа проводимости в широком диапазоне температур от 20 до 500 °С показало, что деформация является пластической без признаков хрупкого разрушения. Для таких пластичных материалов за критерий прочности принимали условный предел текучести, соответствующий напряжению при деформации 0,2 %. Для PbTe и Sn_0,9Pb_0,1Te предел текучести при 20 °С был значительно выше у образцов, полученных методом экструзии. Независимо от температуры и метода получения образцы Sn_0,9Pb_0,1Te были прочнее, чем PbTe. Образцы PbTe и Sn_0,9Pb_0,1Te, полученные методом экструзии, обладают более высокими термоэлектрическими свойствами, чем образцы, полученные искровым плазменным спеканием. При этом теплопроводность образцов PbTe и Sn_0,9Pb_0,1Te практически не зависела от способа компактирования.

Модернизированным методом Чохральского в кристаллографических направлениях [100], [111] и [112] выращены монокристаллы InSb, легированные теллуром. Исследовано развитие канальной неоднородности, обусловленное низкой энергией активации захвата атомов Te плоскостями с высокой ретикулярной плотностью {111} в процессе роста кристалла. На основе метода Холла показано, что электрофизические параметры (число свободных носителей заряда и их подвижность) в области канала и вне ее отличаются друг от друга на 10 и 22 % соответственно. Показано, что помимо кристаллографического направления выращивания на развитие канальной неоднородности большое влияние оказывают подбор технологических условий (скорости вращения затравки, тигля с расплавом, его заглубления и др.), а также конструкция теплового узла ростовой печи. Выявлено, что для получения востребованных на рынке микроэлектроники пластин InSb (111) оптимальным технологическим решением является разработка режима выращивания монокристаллов, позволяющего обеспечить ранний выход канальной неоднородности на периферию. Показано, что путем добавления дополнительных экранов в тепловой узел ростовой печи, понижая таким образом осевой градиент на фронте кристаллизации, удается достичь выхода канала на диаметр монокристалла на 4 см раньше обратного конуса.

Работа посвящена получению композитной системы, состоящей из тонких ферромагнитных пленок Y₃Fe₅O₁₂ и сегнетоэлектрических Ba_0,8Sr_0,2TiO₃ на кремниевых подложках. Пленки получены методом ионно-лучевого осаждения и высокочастотного   распыления. Для согласования параметров кристаллических решеток и коэффициентов теплового расширения, а также предотвращения химического взаимодействия материалов пленки и подложки в работе используется буферный слой диоксида титана TiO₂ (один из оксидов исходного состава мишени), параметры которого хорошо согласуются с решеткой титаната бария стронция. Исследуются состав, структура и микроструктурные свойства пленок. Показана возможность применения не только в микроэлектронике, но более всего - в микроэлектромеханике, особенно для получения сегнетоэлектрических мембран на кремнии, интегрированных в состав устройств микросистемной техники.