Методом инконгруэнтного испарения получены многокомпонентные наногетероструктуры с самоорганизованными квантово−размерными точками. Выращены островковые пленки на основе промежуточных фаз, образующихся в системе Sn—Se. Исследована морфология поверхности полученных структур с помощью атомно-силовой микроскопии. Установлено, что определенное изменение запрещенной зоны подтверждает проявление эффекта размерного квантования спектра электронных состояний в структурах. Обнаружено, что для получения структур с однородным распределением островков необходимо проводить процесс инконгруэнтного испарения при высоких скоростях отбора конденсата. Установлено, что варьированием скорости инконгруэнтного испарения материала пленки можно направленно вырастить островковые пленки с заданным распределением островков по размерам.

Электрохимическим травлением в растворах концентрированной плавиковой кислоты получены сквозные трехслойные структуры двух типов на пластинах монокристаллического кремния толщиной 500 мкм без применения дополнительных операций удаления монокристаллических слоев. Сквозная структура первого типа содержит крайние два слоя макропористого кремния толщиной 220—247,5 мкм с диаметром пор 7—10 мкм и средний слой мезопористого кремния толщиной 5—60 мкм с диаметром пор от 100 до 150 нм. Сквозная структура второго типа состоит из слоев макропористого кремния толщиной 250 мкм, смыкающихся в глубине пластины кремния посередине с образованием полостей размером 4—8 мкм. Разработана технология, которая позволяет более просто и надежно формировать монолитный каркас мембранно-электродного блока микротопливного элемента.

Представлены результаты исследования влияния примеси на разрушение под действием лазерного излучения щелочно−галоидных кристаллов на примере монокристаллов KCl, легированных Sr. Совокупность экспериментальных данных объяснена с помощью фотохимической модели лазерного разрушения. Сделано предположение, что примесные рассеивающие центры представляют собой крупные агрегаты примесно-вакансионных диполей. Состояние примеси контролировали методом рассеяния света. Под действием лазерного облучения в примесных центрах протекают фотохимические реакции, накопление продуктов которых приводит к разрушению кристаллов. Обнаружена корреляция между концентрацией примеси в равновесном состоянии примесных агрегатов и концентрацией центров, инициирующих разрушение. Показано, что при лазерном облучении образуются анионные вакансии в местах скопления примесей и происходит накопление F-центров с дальнейшим формированием коллоидных квазиметаллических частиц, на которых и происходит пробой образца. Методом ЭПР−спектроскопии обнаружены коллоидные частицы с квазиметаллическими свойствами.

На основе концепции полимерно-полиморфоидного строения стекла и стеклообразующей жидкости (В. С. Минаев, 1987 г.) проведен анализ экспериментальных данных, раскрывающих природу старения стекла. Показано, что стеклообразующее вещество представляет собой сополимер, состоящий из нанофрагментов структуры (полиморфоидов) различных полиморфных модификаций (ПМ) данного вещества, не имеющих трансляционной симметрии (дальнего порядка). Выявлено, что процесс и степень старения стекла влияют на свойства стекла, включая изменение энтальпии, проявляющееся в экзо- и эндотермических эффектах, наблюдаемых на термограммах дифференциальной сканирующей калориметрии, нагреваемого и охлаждаемого стекла. Установлено, что физико-химической сущностью процесса старения стекла является процесс превращения полиморфоидов высокотемпературной ПМ (ВТПМ) в полиморфоиды низкотемпературной ПМ (НТПМ), заканчивающийся при определенных условиях кристаллизацией НТПМ.

Для границы раздела (ГР) произвольной ориентации (hkl) впервые получено выражение, устанавливающее взаимосвязь между параметром несоответствия эпитаксиальной гетеросистемы f, числом дислокационных семейств, участвующих в процессе снятия напряжений несоответствия, линейными плотностями дислокаций несоответствия (ДН) каждого семейства, а также значениями проекций краевых компонент векторов Бюргерса ДН на ГР. Для получения выражения рассмотрены дальнодействующие поля нормальных и сдвиговых напряжений, возникающие в приповерхностном слое эпитаксиальной пленки. Сформулированы критерии оптимального и неоптимального протекания релаксационного процесса снятия напряжений несоответствия. Для ГР (001) и (111) обсуждена проблема уменьшения плотности пронизывающих дислокаций при введении пересекающихся ДН, имеющих одинаковые векторы Бюргерса (Г-образных ДН). Показано, что эффективная генерация таких ДН возможна только на начальной стадии релаксационного процесса, поскольку сопровождается увеличением уровня дальнодействующих сдвиговых напряжений.

Рассмотрен процесс образования и самоорганизации мозаичной структуры поверхности пористого кремния (por-Si) при длительном анодном травлении Si (100) p-типа проводимости (p-Si) в электролитах с внутренним источником тока. Показано, что образование 3D-островков нанокристаллитов мозаичной структуры por-Si происходит с участием осажденных адсорбированных атомов кремния, образующихся в результате реакций диспропорционирования при травлении монокристалла кремния, как это имеет место в случае эпитаксиального роста нанокристаллитов при молекулярно-лучевом осаждении атомов кремния на поверхности полупроводников АIIIВV и Si и их дальнейшем спонтанном самоупорядочении. При этом учтены квантово-размерные эффекты, имеющие место на локальных участках атомно-шероховатой поверхности реального кристалла кремния. Отмечена существенная роль окисления поверхности кремния в процессе образования и самоорганизации мозаичной структуры por-Si при длительном анодном травлении p-Si (100) в электролите HF : Н2О2.

Увеличение плотности критического тока в высокотемпературных сверхпроводящих проводах 2-го поколения (ВТСП-2) является важнейшей задачей исследователей и производителей ВТСП-2-проводов во всем мире. Предложен новый подход к увеличению перколяционных путей для сверхпроводящего тока, а именно: увеличение количества малоугловых (<5°) межзеренных границ в эпитаксиальном сверхпроводящем слое YBCO в результате магнитной структурной обработки (МСО) буферных слоев. Представлены новые экспериментальные результаты по применению МСО для улучшения структуры и увеличение остроты текстуры буфера токонесущего элемента ВТСП-2-провода. Влияние МСО на структурные и текстурные свойства исследовано на буфере, состоящем из эпитаксиальных пленок оксида церия СеО2 и цирконата лантана La2Zr2O7 в архитектуре СеО2/4La2Zr2O7. Обнаружено влияние магнитной обработки буферной эпитаксиальной пленки La2Zr2O7 на огранку зерен пленки. На основе данных, полученных в ходе исследования на атомно-силовом микроскопе показано, что после магнитной обработки огранка зерен значительно улучшилась. Установлено, что многослойный буфер CeO2/4La2Zr2O7, каждый слой которого обработан в магнитном поле, отличает высокая степень ориентации — в рентгеновском спектре наблюдается один дифракционный пик с индексами (200). Результаты съемки методом рентгеновской дифрактометрии в области пика (200) свидетельствуют о хорошо сформированной эпитаксиальной структуре слоев CeO2 и La2Zr2O7. Обнаружено, что текстура буфера вдоль и поперек направления прокатки острее более чем на два градуса по сравнению с текстурой подложки Ni - 5 % (ат.) W.

Исследованы p+—n-диоды. Диоды изготовлены на пластинах однородно легированного фосфором монокристаллического кремния (толщина 460 мкм, плоскость (111)), выращенного методом бестигельной зонной плавки. Удельное сопротивление кремния — 90 Ом × см, концентрация фосфора — 5 × 1013 см−3. Диоды подвергнуты облучению ионами криптона с энергией 250 МэВ. Флюенс облучения — 108 см−2. Радиационные дефекты, вводимые высокоэнергетической имплантацией ионов криптона, исследованы с помощью нестационарной спектроскопии глубоких уровней (DLTS — Deep−level transient spectroscopy). Спектры DLTS регистрировали на частоте 1 МГц в интервале температур 78—290 К. Вольт-фарадные характеристики измерены при напряжении обратного смещения от 0 до – 19 В на частоте 1 МГц. Показано, что основными радиационными дефектами являются А−центры и дивакансии. Установлено, что вид спектров DLTS в интервале температур 150—260 K существенно зависит от напряжения эмиссии Ue. Варьирование Ue в ходе эксперимента позволило разделить вклады от различных дефектов в спектр DLTS в интервале температур 150—260 К. Показано, что, помимо А−центров и дивакансий, при облучении формируются многовакансионные комплексы с энергетическим уровнем Et = Ec -(0,50 ± 0,02) эВ и сечением захвата электронов ~ 4 × 10−13 см2.

На основе исследования переходных процессов при саморазогреве прямым током разработан и апробирован эффективный метод определения тепловых параметров мощных полевых транзисторов. С помощью разработанного релаксационного спектрометра тепловых процессов исследованы дифференциальные профили распределения теплового сопротивления транзисторов КП723Г, подобранных в партии в соответствии с режимами посадки их кристаллов на теплоотводящее основание. Спектры тепловых сопротивлений рассчитаны из анализа временной зависимости динамического теплового импеданса новым неразрушающим методом дифференциальной спектроскопии с использованием производных высших порядков (3-го порядка). Представлены как непрерывные (интегральные), так и дискретные спектры распределения внутреннего теплового сопротивления транзисторов, а также значения теплового сопротивления переход—корпус. Определены тепловые характеристики транзисторов КП723Г и их импортных аналогов IRLZ44 и IRLB3036. Развит метод оценки активной площади приборов и установлено ее уменьшение с нагревом. Показано, что предложенные методики полезны при решении технологических проблем формирования слоев посадки кристаллов и создания промежуточных слоев между кристаллом и теплоотводящим основанием, а также для разработки тепловых моделей при SPICE-моделировании мощных полевых транзисторов и диодных излучателей.

Изучены изгибные упругие деформации монокристаллического кремния с помощью микроспектрального рамановского рассеяния. Представлены результаты исследований наноразмерных знакопеременных сдвигов основного пика микроспектрального рамановского рассеяния в балке кантилевера из монокристаллического кремния при воздействии на нее изгибных напряжений. Определена максимальная величина рамановского сдвига, характерного для пика кремния (518 см−1), при которой еще сохраняется упругость. Она составила 8 см−1, что соответствовало приложенной деформации 4 ГПа. Приведены трехмерные карты распределения внутренних напряжений при разных уровнях деформирования, вплоть до необратимых изменений и хрупкого разрушения исследуемых образцов, на которых наглядно показаны области сжатия, растяжения и недеформированная. Представлено качественное обоснование возрастания прочности микроразмерной балки кантилевера за счет размерного эффекта (малой ее толщины — 2 мкм), которое согласуется с расчетами реальных физических параметров, выполненными в программной среде SolidWorks с помощью модуля SimulationXpress. Установлено значение относительной деформации поверхности балки, которое составило 2 %, и получено подтверждение изменения периода кристаллической решетки кремния с 0,54307 до 0,53195 нм численными методами по алгоритму Бройдена—Флетчера— Гольдфарба—Шанно.

Методами рентгеновской дифрактометрии, атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура кристаллов частично стабилизированного ZrO2 (ЧСЦ) в зависимости от содержания стабилизирующей примеси (Y2O3). Проведены измерения твердости и трещиностойкости методом микроиндентирования. Установлено, что кристаллы ЧСЦ, полученные направленной кристаллизацией расплава, характеризуются наличием двух тетрагональных фаз (t и t’), различающихся степенью тетрагональности. Причем увеличение концентрации Y2O3 в кристаллах приводит к увеличению содержания нетрансформируемой t'-фазы. Экспериментально показано, что рост концентрации стабилизирующей примеси приводит к увеличению количества кислородных положительно заряженных вакансий, (F++-центров), которые увеличивают параметр решетки и стабилизируют структуру. Обнаружено, что повышение концентрации Y2O3 влияет на вид и дисперсность двойниковых доменов. В кристаллах ЧСЦ с концентрацией Y2O3 от 2,8 до 3,2 % (мол.) выявлены двойники первого, второго, третьего порядков, в свою очередь, каждый из двойников содержит внутри двойники следующего порядка. При больших концентрациях стабилизирующей примеси (3,7—4,0 % (мол.)) двойниковая структура становится более мелкой и однородной, двойникование идет одновременно и локализуется в малых объемах. Показано, что величина упрочнения (трещиностойкость) пропорциональна содержанию трансформируемой t-фазы.

Рассмотрен широкий круг проблем, связанных со становлением, развитием и практической реализацией научных исследований в области материаловедения, выполненных коллективом сотрудников Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН под руководством академика Ф. А. Кузнецова. Показана плодотворность его идеи комплексного физико-химического изучения каждой стадии приготовления материала: от предшественника к готовому элементу конкретного устройства. Отмечено его безошибочное предвидение значимости выбираемых объектов исследования, его умение связывать проводимые исследования с такими насущными и глобальными проблемами, как электроника, информатика, энергетика, фотовольтаика, а также его способность сплачивать коллектив общей идеей и активное участие в развитии как российской, так и международной науки, оставаясь при этом локомотивом проводимых передовых работ. Статья написана в память о человеке, организаторе науки, ученом и патриоте, чья деятельность всегда была нацелена на прорывные технологии, обеспечивающие процветание и безопасность Родины.

С 28 октября по 2 ноября 2013 г. в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСиС» прошел Международный Симпозиум «Физика кристаллов 2013», объединивший Пятую Международную конференцию по физике кристаллов «Кристаллофизика 21-го века» и Третьи Московские чтения по проблемам прочности материалов.

Симпозиум посвящен памяти выдающегося ученого в области кристаллофизики, теории и динамики дислокаций, кристаллографа, профессора, доктора физ.-мат. наук, организатора кафедры кристаллографии (физики кристаллов) МИСиС Марианны Петровны Шаскольской (1913—1983 гг).