№ 5 (2024)

Методом рентгеновской рефлектометрии и использованием синхротронного излучения исследована структура адсорбционного слоя предельных одноатомных спиртов 1-додеканола и 1-тетракосанола на границах раздела, соответственно, н-гексан–вода и н-гексадекан–вода в области термотропного фазового перехода жидкость–пар. Полученные безмодельные данные о структуре изученных адсорбционных слоев существенно отличаются от параметров структур, предложенных ранее на основе модельного подхода и обсуждаемых ранее для данных систем. Показано, что в низкотемпературной мезофазе адсорбционная пленка состоит из монослоя Гиббса, переходного жидкого слоя толщиной в 2–3 монослоя ~50 Å и протяженного (шириной до ~200 Å) слоя мицелл. Установлено наличие плоскости наименьшего сближения мицеллярного слоя с адсорбционной пленкой на границе раздела. Переход в высокотемпературную мезофазу сопровождается разжижением и частичным испарением пленки алканола и наблюдаемым истощением мицеллярного слоя до полного его исчезновения.

Получены композитные механолюминесцирующие материалы (композиты) на основе прозрачной в видимом диапазоне спектра излучения эпоксидной смолы и мелкодисперсных порошков механолюминофоров SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺ и Sr₄Al₁₄O₂₅:Eu²⁺,Dy³⁺. Исследованы механо- и фотолюминесценция композитов при комбинированном воздействии коротковолнового (λ = 405 нм) и длинноволнового (λ = 1.06 мкм) излучения лазеров. Исследовано затухание оптически стимулированной антистоксовой люминесценции композита при воздействии последовательности импульсов длинноволнового лазерного излучения на композит, предварительно “активирован- ного” коротковолновым лазерным излучением. Полученный композит использовали для визуализации распространения тепла и термодеформаций, возникающих при действии мощных лазерных импульсов в металлических пластинах, и распределения деформаций при механическом ударе. Для этого на поверхность исследуемых материалов наносили тонкий слой композита. Композит обладал хорошей адгезией к поверхности материалов и высоким выходом механолюминесценции, что позволяло с хорошим пространственным и временным разрешением визуализировать распределение температуры и деформаций поверхности.

В статье предложен метод температурной активации–релаксации диэлектрической проницаемости для определения энергии активации дефектов в сегнетоэлектриках на примере образцов цирконата–титаната свинца Pb(Zr,Ti)O₃. Этот метод базируется на анализе релаксации диэлектрической проницаемости после отжига и анализе температурной активации диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика Pb(Zr,Ti)O₃. Установлено равенство энергии активации, соответствующей процессу миграции кислородных вакансий, и тепловой энергии распада доменной структуры, что было подтверждено исследованиями поверхности образцов методом растровой электронной микроскопии. При достижении этой температуры происходил отрыв поверхности доменных стенок от кислородных вакансий, являющихся центрами закрепления (пиннинга). Это проявлялось на морфологии образцов в изменении упорядочения доменов, выходящих на поверхность образца, что приводило к необратимому уменьшению диэлектрической его проницаемости. Для полученных энергий активации установлен физический процесс активации движения доменных стенок, что определяется их закреплением на дефектах структуры (кислородных вакансиях). Предположительно, необратимый распад доменной структуры происходит при смещениях доменных стенок на расстояния, превышающие параметр элементарной решетки сегнетоэлектрика. Предложенный метод может быть частью комплексного исследования, который включает применение электрофизических, рентгеноструктурных методов, измерения методами микроскопии, а также определение дефектной структуры сегнетоэлектрического материала.

Осаждением ускоренных ионов C₆₀ при температуре 200 и 300°C получены твердые износостойкие углеродные покрытия. Установлено, что механические свойства покрытий определяются температурой подложки (T_s) и энергетическим составом пучка. Твердость покрытий, осажденных из ионов C⁺₆₀ с энергией 7 кэВ, превышает 50 ГПа и практически не зависит от T_s. Присутствие в пучке C₆₀²⁺ и C₆₀³⁺ с энергией, соответственно, ~14 и 21 кэВ приводит к результату, не характерному для углеродных покрытий – твердость при повышении T_s с 200 до 300°C растет более, чем в 1.3 раза (с 31.6 до 41.6 ГПа). По данным спектроскопии комбинационного рассеяния размер графитовых нанокристаллов в покрытии растет с температурой почти до 2 нм. Для покрытий, полученных в условиях облучения ионами C₆₀²⁺ и C₆₀³⁺, характерен минимальный износ (1.5 × 10^–8 мм³/Н∙м при T_s = 200°C) и минимальный коэффициент трения (µ = 0.05 при T_s = 300°C). Мы связываем необычную зависимость твердости от T_s и улучшение трибологических свойств покрытий с формированием в этом интервале T_s структуры композита на основе алмазоподобной матрицы и графитовых нанокристаллов.

Отработана технология активации ионно-имплантированных легирующих примесей в слоях кремния на изоляторе при пониженной температуре отжига (600°С) с использованием методики предаморфизации приборного слоя кремния. В случае имплантации фосфора аморфизацию кремния осуществляли непосредственно ионами легирующей примеси. В случае имплантации бора для предаморфизации слои предварительно облучали ионами аргона или фтора. Комплексную диагностику имплантированных слоев проводили методами вторично-ионной масс-спектрометрии, рентгеновской дифрактометрии и малоугловой рентгеновской рефлектометрии. Комбинация методов позволила характеризовать распределение примесей, степень кристалличности кремния, толщины слоев и ширины переходных слоев в структурах. Результаты диагностики структуры и состава хорошо соотносятся с расчетами в программном комплексе SRIM и электрофизическими характеристиками слоев после отжига. Было показано, что использование аргона для предаморфизации кремния мешает процессу рекристаллизации и не позволяет достичь приемлемых электрофизических характеристик легированного слоя. Аморфизация фосфором и предаморфизация фтором при имплантации бора дала возможность получить требуемые значения сопротивления легированных слоев после отжига при температуре 600°С. Применение комплексного подхода позволило оптимизировать режимы аморфизации, ионного легирования и отжига структур кремния на изоляторе при пониженной температуре, необходимые для создания светоизлучающих приборных структур на основе кремний-германиевых наноостровков.

С использованием методов вторичной ионной масс-спектрометрии, спектроскопии упруго отраженных электронов и оже-электронной спектроскопии изучены элементный и химический составы поверхности, концентрационные профили распределения атомов по глубине кремния, имплантированного ионами О₂⁺ с энергией Е₀ = 1 кэВ при дозе 6 × 10¹⁶ cм^–2. Установлено, что в легированном ионами слое образуются оксиды и субоксиды Si (SiO₂, Si₂O и SiO_0.5), а также содержатся несвязанные атомы О и Si. Постимплантационный отжиг при 850–900 К приводил к формированию слоя стехиометрического SiO₂ толщиной ~25–30Å.

Переходное излучение заряженной частицы в простейшем случае падения на бесконечную, идеально проводящую плоскость может быть описано на основе известного из электростатики метода изображений. Этот же метод позволяет находить распределение полей и в более сложных случаях, таких как поле точечной частицы в присутствии двух пересекающихся проводящих плоскостей, угол между которыми делит угол 180° нацело. На основе метода изображений дано описание переходного излучения, возникающего при падении быстрой заряженной частицы на мишень в виде двух проводящих полуплоскостей, пересекающихся под прямым углом (с внутренней стороны двугранного угла). Качественно рассмотрены особенности излучения, испускаемого быстрыми и медленными частицами, дана их наглядная интерпретация. Обсуждается возможность использования возникающих при излучении интерференционных эффектов для мониторинга пучков заряженных частиц.

В рамках известных теоретических моделей и с использованием структурных параметров (размеров областей когерентного рассеяния и микронапряжений), определенных методом рентгенографии, проведена оценка вкладов зернограничного и дислокационного механизмов в экспериментально установленное упрочнение образцов чистого Al, полученных консолидацией тонких фольг методом кручения под высоким давлением. Установлено хорошее согласие расчетных значений с величиной твердости деформированных и состаренных образцов, и обсуждены возможные причины их различия для исходных фольг. Определено влияние деформации и старения на относительные вклады анализируемых механизмов в упрочнение образцов, консолидированных как из Al фольг, так и из быстро охлажденных лент сплава Al_95.8Mn_3.8Fe_0.4. Обсуждены особенности структуры образцов, деформированных кручением под высоким давлением, и связь структурных параметров с механическими свойствами.