Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
47 results
Search Results
Item Calculation of Magnetization of Multicomponent Metal Alloys: Paramagnetic Approach(Sumy State University, 2024) Проценко, Іван Юхимович; Protsenko, Ivan Yukhymovych; Рилова, Анастасія Костянтинівна; Rylova, Anastasiia Kostiantynivna; Шумакова, Наталія Іванівна; Shumakova, Nataliia IvanivnaЗапропонована методика розрахунків парамагнітної намагніченості (М) масивних еквіатомних НЕА на основі атомів Cr, Cu, Fe, Ni Co. В основі методики покладена теорія Ланжевена для парамагнітних матеріалів. Розрахунки М здійснювались при індукції В = 1 і 5 Т, що відповідають полям звичайної М або намагніченості насичення (Мs). Крім того, при таких полях параметр функції Ланжевена (L(a)), 𝑎 = 𝜇 → 𝐵 k𝐵T задовольняє умові a≪1, що спрощує функцію до вигляду L(a) ≈ 1 3 𝑎. Величини М та Мs мають порядок 10-3 emu/cm3, але Мs приблизно у 5 разів більша за М. Розрахункові дані задовільно узгоджуються із літературними, отриманими для НЕАs на основі Al, Cr, Cu, Fe, Ni та Со у масивному (розрахункові дані) або плівковому (експериментальні дані) станах. Запропонована методика може бути використана для попередньої оцінки величин М і Мs у випадку інших багатокомпонентних сплавів.Item Effect of Electron-Phonon Interaction on the Resistivity of Metal Films as Sensor Electronics Elements(Sumy State University, 2024) Однодворець, Лариса Валентинівна; Odnodvorets, Larysa Valentynivna; Проценко, Іван Юхимович; Protsenko, Ivan Yukhymovych; Шабельник, Юрій Михайлович; Shabelnyk, Yurii Mykhailovych; Мальована, Нiна Володимирiвна; Malovana, Nina Volodymyrivna; Нефедченко, Василь Федорович; Nefedchenko, Vasyl Fedorovych; Рилова, Анастасія Костянтинівна; Rylova, Anastasiia KostiantynivnaСучасні технології електроніки і сенсорної техніки дозволяють отримувати плівкові матеріали нанометрової товщини із унікальними властивостями, які не є типовими для масивного стану. Експериментально встановлено, що перехід від масивного до плівкового матеріалу призводить до змін його фізичних властивостей. Основні причини цього пов’язані: з різною структурою матеріалів; розмірними ефектами, які виникають у результаті обмеження середньої довжини вільного пробігу носіїв електричного струму зовнішніми поверхнями плівки або геометричними розмірами кристалітів; зміною частотних і енергетичних характеристик атомів кристалічної решітки під дією температурного фактору. На основі температурних залежностей питомого опору одношарових металевих плівок благородних металів (Pd, Pt і Ag) проаналізовані особливості високотемпературної електрон-фононної взаємодії. Нами установлено, що кутовий коефiцiєнт лiнiйної дiлянки температурних залежностей питомого опору одношарових плiвок зростає при зменшеннi їх товщини. При зменшенні товщини плівки середня енергія фонона збільшується, що призводить до підвищення ефективності електрон-фононного розсіювання і, як наслідок цього, – зростання питомого опору.Item On the Possibility of Applying the Principle of Physical Quantities Additivity of Multicomponent Metallic Materials(Sumy State University, 2023) Проценко, Іван Юхимович; Проценко, Иван Ефимович; Protsenko, Ivan YukhymovychУ феноменологічному наближенні проаналізоване питання про можливість застосування принципу адитивності для розрахунків фізичних величин або характеристик багатокомпонентних твердих металевих розчинів, в тому числі і високоентропійних. До цих величин і характеристик можна віднести параметр гратки і температуру Дебая, оскільки вони опосередковано через радіус і масу атома можуть розглядатися як власні, а не колективні характеристики окремих компонентів як і, наприклад, магнітний момент атома, намагніченість, теплоємність. Запропоновано розглядати відносну зміну опору при вимірюванні термічного коефіцієнту опору або коефіцієнту тензочутливості як умовно індивідуальні характеристики окремих компонентів. У той же час застосування принципу адитивності до колективних величин чи характеристик (температура плавлення, енергія Фермі, середня довжина вільного пробігу електронів) може давати дуже наближені значення.Item Concentration Dependence of Thermodynamic and Dynamic Parameters of High-Entropy Alloys(Sumy State University, 2022) Проценко, Іван Юхимович; Проценко, Иван Ефимович; Protsenko, Ivan Yukhymovych; Однодворець, Лариса Валентинівна; Однодворец, Лариса Валентиновна; Odnodvorets, Larysa Valentynivna; Шумакова, Наталія Іванівна; Шумакова, Наталия Ивановна; Shumakova, Nataliia Ivanivna; Клочок, Владислав Сергійович; Клочок, Владислав Сергеевич; Klochok, Vladyslav Serhiiovych; Шабельник, Юрій Михайлович; Шабельник, Юрий Михайлович; Shabelnyk, Yurii Mykhailovych; Хижня, Ярослава Володимирівна; Хижня, Ярослава Владимировна; Khyzhnia, Yaroslava VolodymyrivnaУ рамках концепції адитивності фізичних величин високоентропійних сплавів проаналізовані концентраційні залежності температури плавлення ss.. Ts , температури Дебая ss.. ΘD і параметра решітки as.s. для масивних високоентропійних сплавів на основі Fe, Ni, Co, Cu та Al. Розглянуті 4-и та 5-ти компонентні сплави у вигляді твердих розчинів однофазного складу. Установлено, що ss.. Ts може змінюватися у межах 150 К, тобто ss.. Ts не дуже чутлива до зміні концентрації окремих атомів. Ще у меншій мірі чутлива до концентрації ss.. ΘD , оскільки максимальна величина ss. . ∆ΘD ≅80 К. Зміна параметрів решітки відбувається відповідно до правила Вегарда.Item Prediction of Electrophysical and Magnetic Properties of Multicomponent (High-Entropy) Film Alloys(Sumy State University, 2022) Проценко, Іван Юхимович; Проценко, Иван Ефимович; Protsenko, Ivan Yukhymovych; Васюхно, Микола Віталійович; Васюхно, Николай Витальевич; Vasiukhno, Mykola Vitaliiovych; Проценко, Сергій Іванович; Проценко, Сергей Иванович; Protsenko, Serhii Ivanovych; Рилова, Анастасія Костянтинівна; Рылова, Анастасия Константиновна; Rylova, Anastasiia Kostiantynivna; Тищенко, Костянтин Володимирович; Тищенко, Константин Владимирович; Tyshchenko, Kostiantyn VolodymyrovychНа феноменологічному рівні проведений теоретичний аналіз концентраційної залежності термічного коефіцієнта опору (βТ), коефіцієнта тензочутливості (SC) та температури Кюрі (ΘС) для плівкових високоентропійних твердих розчинів на основі Fe, Ni, Co, Cu, Cr. Отримано, що βТ 4-х та 5-ти компонентних плівкових сплавів змінюється у межах (1,00-1,75).10 – 3 К – 1, а SC – (4.00-5.75) одиниць, що добре відповідає даним для однокомпонентних металевих плівок. Зроблено висновок, що з точки зору величин βТ і SC тверді розчини ВЕС не мають ніякої переваги перед однокомпонентними плівками, але вони можуть бути більш ефективними чутливими елементами різних сенсорів у зв'язку з термічною стабільністю фазового складу. Інша ситуація у випадку ΘС, коли ΘС може зменшуватися або збільшуватися на 350-400 К. Оскільки інформація стосовно доменної структури плівок ВЕС обмежена, то ми допускаємо, що доменна структура реалізується в магнітних гранулах на основі атомів Cu. Але у цьому випадку розмірний ефект може спричинити зменшення ΘС, чого, на жаль, ми не могли врахувати у рамках нашої концепції адитивності фізичних величин твердого розчину ВЕС.Item Concentration Effects in the Electronic Properties of High-entropy Film Alloys(Sumy State University, 2022) Проценко, Іван Юхимович; Проценко, Иван Ефимович; Protsenko, Ivan Yukhymovych; Однодворець, Лариса Валентинівна; Однодворец, Лариса Валентиновна; Odnodvorets, Larysa Valentynivna; Васюхно, Микола Віталійович; Васюхно, Николай Витальевич; Vasiukhno, Mykola Vitaliiovych; Клочок, Владислав Сергійович; Клочок, Владислав Сергеевич; Klochok, Vladyslav Serhiiovych; Рилова, Анастасія Костянтинівна; Рылова, Анастасия Константиновна; Rylova, Anastasiia Kostiantynivna; Шумакова, Наталія Іванівна; Шумакова, Наталия Ивановна; Shumakova, Nataliia IvanivnaПредставлені розрахункові результати стосовно концентраційної залежності параметрів електроперенесення питомого опору, середньої довжини вільного пробігу та енергії Фермі для високоентропійних сплавів ВЕС (число компонент від 4 до 6) у вигляді плівкових чи масивних сплавів. Розрахунки велись у припущенні адитивності цих параметрів: ρ = Σᶰᵢ₌1cᵢρᵢ , λ¯¹ = Σᶰᵢ₌1cᵢλᵢ¯¹ та ƐF = Σᶰᵢ₌1cᵢƐFᵢ ( ρ – питомий опір, λ – середня довжина вільного пробігу електронів, ƐF – енергія Фермі), що у випадку питомого опору підтверджується експериментально. На основі отриманих результатів і аналізу форми поверхні Фермі для ВЕС зроблений якісний висновок стосовно того, що вивчені у роботі ВЕС не слід відносити до класу нових речовин, оскільки вони є одним із різновидів металевих твердих розчинів із електронними параметрами, близькими за величиною до металів.Item Calibration of X-ray Diffraction Measurements for Depth-selective Structural Analysis of Two-layer Samples(Sumy State University, 2021) Danilchenko, S.N.; Kochenko, O.V.; Kalinkevich, A.N.; Степаненко, Андрій Олександрович; Степаненко, Андрей Александрович; Stepanenko, Andrii Oleksandrovych; Zinchenko, Ye.I.; Danylchenko, P.S.; Проценко, Іван Юхимович; Проценко, Иван Ефимович; Protsenko, Ivan YukhymovychУ металевих конструкціях, які отримують при експлуатації значні механічні і радіаційні навантаження, виникають структурні альтерації, що нерівномірно розподілені по глибині матеріалу. У такій же мірі складними об'єктами структурних досліджень є і матеріали з модифікованою поверхнею, включаючи тонкі покриття і мультишари. Розвиток методів селективної за глибиною пошарової рентген-дифракційної діагностики є нетривіальним завданням, спрямованим на контроль ефективної глибини збору структурної інформації. На сьогодні найбільш розроблені підходи включають: (а) асиметричну (ковзну) геометрію та (б) застосування первинного випромінювання з різною проникаючою здатністю. В обох випадках для визначення товщини шару ефективного відбивання необхідно виконати калібрувальні процедури із використанням покриттів або двошарових систем відомої товщини. У даній роботі вивчені можливості рентгенівської дифракції для аналізу зразків сталі та заліза з тонким (мікронним) мідним покриттям. За ослабленням інтенсивності ліній підкладки заліза оцінена товщина мідного покриття. Із застосуванням несиметричної (скісної) зйомки встановлено умови зникнення ліній від підкладки, що дозволило з прийнятною точністю оцінювати товщину шару сталі, який бере участь в утворенні дифракційної картини. Апробовано метод диференціальної за глибиною оцінки структурних характеристик "інтерфейсної" і умовно "об'ємної" областей підкладки α-Fe шляхом застосування поліхроматичного кобальтового випромінювання. Обговорено обмеження апробованого підходу і можливості його застосування до більш широкого спектру сталей. Розглянуті особливості рентген-дифракційних досліджень модельних систем типу "сталь-покриття" або "сталь-модифікована поверхня" важливі при вивченні поверхневих радіаційно-стимульованих структурних альтерацій в сталях енергетичного машинобудування.Item Structural-Phase State and Magnetotransport Properties of Thin Film Alloys Based on Permalloy and Copper(Sumy State University, 2021) Шпетний, Ігор Олександрович; Шпетный, Игорь Александрович; Shpetnyi, Ihor Oleksandrovych; Тищенко, Костянтин Володимирович; Тищенко, Константин Владимирович; Tyshchenko, Kostiantyn Volodymyrovych; Пак, Василь Якович; Пак, Василий Яковлевич; Pak, Vasyl Yakovych; Duzhyi, B.V.; Шкурдода, Юрій Олексійович; Шкурдода, Юрий Алексеевич; Shkurdoda, Yurii Oleksiiovych; Проценко, Іван Юхимович; Проценко, Иван Ефимович; Protsenko, Ivan YukhymovychУ роботі представлені результати досліджень впливу складу на структурно-фазовий стан та магніторезистивні властивості свіжосконденсованих та термооброблених при температурах Tв ≤ 900К зразків плівкових сплавів на основі Py та Cu. Зразки тонкоплівкових сплавів товщиною d = 25 нм в інтервалі складів 19 ≤ cCu ≤ 69 (де cCu – загальна концентрація Cu, ат.%) були отримані методом одночасного випаровування у вакуумі з двох незалежних випарників. Методом просвічуючої електронної мікроскопії було досліджено структурно-фазовий стан зразків плівкових сплавів при cCu = 19 ат.%, 34 aт.% та 61 ат.%. Структура тонких плівок як в свіжесконденсованому так і у відпаленому при Tв ≤ 900 K стані складаються з квазігранул пермалою, вбудованих у немагнітну матрицю Cu. Фазовий стан зразків при cCu = 19 ат.% та cCu = 3 4 ат.% у свіжосконденсованому стані та після термообробки при Tв = 600К відповідав ГЦК-NixFe(x ≈ 3) + ГЦК-Cu. Після термообробки при температурах 700 ≤ Tв ≤ 900 К фазовий стан зразків при cCu = 19 ат.% та cCu = 34 ат.% відповідав Ni3Fe + ГЦК-Cu. Для зразка плівкового сплаву при cCu = 61 ат.% у свіжесконденсованому стані та після термообробки при температурах 600 ≤ Tв ≤ 900 К фазовий стан відповідав ГЦК-NixFe (x ≈ 3) + ГЦК-Cu. Дослідження магніторезистивних властивостей плівкових зразків показали, що плівкові зразки у всьому інтервалі складів 19 ≤ cCu ≤ 69 aт.% характеризувалися ізотропним магнітоопором. Максимальне значення гігантського магнітоопору спостерігалося для зразка з cCu = 34 aт.% як у свіжосконденсованому стані так і після термообробки при температурах 600 ≤ Tв ≤ 900К. Термообробка зразків в інтервалі температур 600 ≤ Tв ≤ 900 К майже не вплинула на величину ГМО плівок при 19 ≤ cCu ≤ 51 aт.%.Item Correlation Between the Entropy Degree and Properties of Multi-component (High-entropy) Film Materials(Sumy State University, 2020) Однодворець, Лариса Валентинівна; Однодворец, Лариса Валентиновна; Odnodvorets, Larysa Valentynivna; Проценко, Іван Юхимович; Проценко, Иван Ефимович; Protsenko, Ivan Yukhymovych; Шабельник, Юрій Михайлович; Шабельник, Юрий Михайлович; Shabelnyk, Yurii Mykhailovych; Шумакова, Наталія Іванівна; Шумакова, Наталия Ивановна; Shumakova, Nataliia IvanivnaA correlation between the degree of entropy and the electrophysical and magnetoresistive properties of film materials with different architecture in the paper establishes. It is established that the gradual decrease in thermal coefficient of resistance (TCR) during the transition from low-entropy (LEA) to high-entropy (HEA) alloys is explained by the fact that the resistivity in the direction of LEA → HEA increases as a result of the decrease of the atoms mobility during the formation of basic phase and solid phase. It is shown that the temperature sensitivity of the resistance almost does not change depending on the entropy degree. The magnetic field dependences in all three measurement geometries differs only in amplitude and has all the GMR characteristics. It is concluded that the elements of granular state are realized in HEA films. At the same time, anisotropic magnetoresistance is observed for all cases of film material architecture under certain conditions which is caused not by spin-dependent electron scattering but by spin-orbital electron interaction, that is, the architecture of the samples does not play a prominent role.Item Crystalline Structure and Physical Properties of High-Entropy Film Alloys(Sumy State University, 2019) Березняк, Юлія Сергіївна; Березняк, Юлия Сергеевна; Berezniak, Iuliia Serhiivna; Однодворець, Лариса Валентинівна; Однодворец, Лариса Валентиновна; Odnodvorets, Larysa Valentynivna; Подуремне, Дмитро Васильович; Подуремне, Дмитрий Васильевич; Poduremne, Dmytro Vasylovych; Проценко, Іван Юхимович; Проценко, Иван Ефимович; Protsenko, Ivan Yukhymovych; Шабельник, Юрій Михайлович; Шабельник, Юрий Михайлович; Shabelnyk, Yurii Mykhailovych; Opielak, M.Представлені результати дослідження фазового складу, електрофізичних (опір, температурний коефіцієнт опору), магніторезистивних (гігантський магнітоопір) та магнітних (намагніченість) властивостей тонких високоентропійних плівкових (до 100 нм) сплавів на основі Al, Cu, Ni, Fe та Co. Встановлено, що після формування зразків методом пошарової конденсації на дифракційній картині фіксуються лінії від двох фаз з ГЦК-решіткою та сліди ОЦК-фази. Після гомогенізації шляхом термічного відпалювання зразків залишається одна ГЦК-фаза т.р. HEA (а = 0,360-0,365 нм) і сліди ОЦК-фази (швидше за все, s.s. α-Fe(Cr)), тобто плівки стають фактично однофазними. Отримано, що залежність магнітоопору від індукції має ознаки ГМО з амплітудою 0,15-0,20 %. Величини питомого опору і термічного коефіцієнту опору мають відносно великі значення ρ ~ 10 – 7 Oм.м і β ~ 10 – 3 К – 1. У рамках моделей розмірного ефекту в термічному коефіцієнті опору розрахована величина середньої довжини вільного пробігу електронів (λ = 73-85 нм). Представлені польові і температурні залежності намагніченості в інтервалах індукції магнітного поля В = 0-5 Т (Т = 2 і 300К) при польовому охолодженні (FC) і охолоджені без дії магнітного поля (ZFC) в інтервалі температур 2-400 К.