Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
9 results
Search Results
Item Features of the Electronic Structure of TiC and VN Phases of the Mechanically Alloyed Equimolar TiC-VN Blend(Sumy State University, 2025) Belyavina, N.M.; Kuryliuk, A.M.; Zavodyannyi, V.V.; Semenko, M.P.Вивчено електронну структуру карбіду TiC та нітриду VN, які під дією ударного навантаження поетапно зазнають структурні перетворення в процесі механохімічної обробки еквімолярної суміші TiCVN в високоенергетичному планетарному млині. Базуючись на експериментальних результатах дослідження кінетики фазових перетворень, запропоновано та розглянуто три основні структурні моделі, що характеризують перебіг цього процесу, а саме, фази Ti4C4 та V4N4 (TiC та VN) у вихідному стані; фази Ti3C4 та V3N4, які існують при накопиченні максимальної долі структурних вакансій на другому етапі механохімічної обробки; тверді розчини Ti3VC4 та V3TiN4, сформовані у фінальних продуктах синтезу. За результатами теоретичних розрахунків, виконаних методом лінеаризованих мафін-тін орбіталей у наближенні плоских хвиль (LMTO PLW), для кожної із запропонованих моделей проведено розрахунки профілів густини електронних станів DOS та визначені основні параметри електронної структури фаз. Показано, що поблизу рівня Фермі загальна DOS для TiC та VN в основному складається з гібридизованих 3d станів металів (Ti або V) та 2p станів неметалів (C або N), яка призводить до формування в сполуках ковалентних зв’язків. Профілі густини електронних станів DOS фаз TiC та VN, що містять велику кількість структурних вакансій, істотне розмити (як валентної зони, так і зони провідності) та містять додаткові піки поблизу рівня Фермі, що в сукупності свідчить про високий ступінь структурної нестабільності, яка створює передмови для подальшого формування твердих розчинів. Профілі густини електронних станів DOS сформованих твердих розчинів (Ti, V)C та (V, Ti)N із деякими нюансами подібні до DOS вихідних сполук, що їх породжують. Спираючись на результати проведених теоретичних розрахунків параметрів електронної структури та на дані інших авторів, показано, що легування ванадієм карбіду TiC в цілому покращує його механічні характеристики, а ступінь впливу механохімічної обробки на нітрид ванадію VN в складі суміші TiC-VN дещо вища за вплив на карбід титану.Item Formation of Nitrogen Supersaturated (Nitrogen-Rich) MeN Nitrides at Thermobaric Sintering of PcBN Composites of cBN-{TiN, ZrN, HfN, VN, NbN}–Al Systems(Sumy State University, 2024) Bilyavina, N.M.; Turkevich, V.Z.; Kuryliuk, A.M.; Stratiichuk, D.A.; Nakonechna, O.I.З використанням методу рентгеноструктурного аналізу докладно досліджено кристалічну структуру нітридів MeN, які існують в поверхневих шарах HPHT (high pressure, high temperature) спечених (7,7 ГПа, 1600-2450 °С) PcBN композитів систем cBN-{TiN, ZrN, HfN, VN, NbN}–Al складу (об. %) cBN:MeN:Al як 60:35:5. Встановлено, що кристалічна структура кожного нітриду MeN описується в структурній моделі модифікованої структури типу NaCl, яка має для атомів азоту додаткову позицію, часткове заповнення якої веде до накопичення на поверхні зразків певного надлишку азоту, джерелом якого виступають нітриди з глибини композиту. Показано, що в умовах баротермічного впливу суттєву роль в формуванні кристалічних структур нітридів MeN відіграє процес дифузії атомів азоту по дефектам та міжвузлям їх кристалічних граток з внутрішнього об’єму композитів на їх поверхню. Використовуючи в якості опорних величин дані рентгеноструктурних розрахунків, для композитів систем cBN–{TiN, HfN, VN, NbN}–Al визначено основні параметрі цього дифузійного процесу (енергію активації дифузії та константу швидкості). Показано, що енергія активації дифузійного процесу збільшується в ряду HfN → TiN → VN → NbN та корелює з ентальпією утворення кожного з нітридів.Item Effect of HPHT Sintering on Crystal Structure of NbC and TaC Carbides in PcBN Composites of cBN-NbC-Al and cBN-TaC-Al Systems(Sumy State University, 2023) Belyavina, N.M.; Stratiichuk, D.A.; Kuryliuk, A.M.; Turkevich, V.Z.; Nakonechna, O.I.; Kogutyuk, P.P.; Stasuk, L.P.Керамо-матричні композити на основі кубічного нітриду бору зі зв'язками, що містять тугоплавкі сполуки перехідних металів та алюміній, широко використовуються для високошвидкісної (300 – 500 м/хв) та чистової металообробки загартованих легованих сталей та жароміцних сплавів. Хороші перспективи практичного застосування для цього мають PcBN композиційні матеріали BL групи отримані в системах cBN-NbC-Al та cBN-TaC-Al (склад шихти в об. % 60:35:5). Метою даної роботи було вивчення впливу умов HPHT спікання (7,7 ГПа, 1600 – 2450 °С) на кристалічну структуру карбідів NbC та TaC, які сумісно із алюмінієм формують зв’язку шихти. В результаті докладного рентгеноструктурного дослідження було показано, що притаманна цим карбідам вихідна кристалічна структура типу NaCl в умовах баротермічного впливу модифікується, набуваючи додаткову позицію для розміщення малих за розміром атомів (азоту або/та вуглецю). При HPHT спіканні взаємодія карбідів NbC та TaC з алюмінієм шихти, а також із азотом, що утворюється при частковому розпаді cBN, веде до утворення твердих розчинів. При цьому, розчинення алюмінію відбувається за типом заміщення ним ніобію або танталу (до 2,5 ат. % Al). Акумулювання азоту в структурі TaC відбувається із дозаповненням ним вакансій в підгратці вуглецю (розчиняється до 1 ат. % N), а в структурі NbC за типом занурення з розміщенням в додатковій позиції модифікованої структури типу NaCl (розчинюється до 5 ат. % N), до якої також частково переміщується вуглець зі свого основного положення. Таке накопичення дефектів веде до суттєвого збільшення параметру гратки карбіду NbC (відносне збільшення 0,28 % для NbC супротив 0,11 % для TaC). Показано, що для композитів систем cBN–NbC–Al та cBN–TaC–Al з найкращими експлуатаційними характеристиками (HPHT спікання при 7,7 ГПа та 2150 °С) склади карбідів можна описати як Nb0,96Al0,04(C,N)1,17 and Ta0,95Al0,05(C,N)1.Item Mechanical Spectroscopy and Internal Friction in SiO2/Si(Sumy State University, 2022) Onanko, A.P.; Kuryliuk, V.V.; Onanko, Y.A.; Kuryliuk, A.M.; Charnyi, D.V.; Dmytrenko, O.P.; Kulish, M.P.; Pinchuk-Rugal, T.M.; Kuzmych, A.A.Розроблена методика, сконструйована та виготовлена установка для збудження та реєстрації затухаючих згинних резонансних коливань в SiO2/Si дископодібних підкладках товщиною h = 300÷500∙103 нм та діаметром D = 60 ÷ 100∙106 нм з метою вимірювання структурно-чутливого внутрішнього тертя (ВТ) Q – 1. Розроблена методика неруйнуючого контролю інтегральної густини структурних дефектів nд та глибини порушеного шару hпш у дископодібних напівпровідникових підкладках. Вимірювання фону ВТ Q – 1 0 на гармонійних частотах f0, f2 дозволило експериментально визначити вузлові лінії дисків, що коливаються. Це дозволило вносити поправки до теоретичних розрахунків знаходження цих вузлових ліній з урахуванням лінійних розмірів дисків та способу їх кріплення. Досліджено температурний спектр ВТ Q – 1(Т) в SiO2/Si дископодібних підкладках після їх рентгенівського та електронного опромінення. В процесі вимірювань було встановлено, що відпал структурних дефектів Si змінює форму температурного спектру ВТ Q – 1(Т). Піки ВТ Q – 1М, що утворюються точковими дефектами, можна було спостерігати при умові, коли підкладка Si нагрівалася зі швидкістю V = ΔT/Δt ≤ 0.1 K/с. Це дозволило визначити енергію активації H переорієнтації анізотропних комплексів радіаційних дефектів. Встановлення стабільності параметрів фону ВТ Q – 1 0 дає можливість визначити радіаційну стійкість напівпровідникових підкладок та виробів на їх основі. Запропонована методика може використовуватись як неруйнуючий метод контролю дефектності кристалічної структури напівпровідникових підкладок, що застосовуються для потреб мікроелектроніки.Item Features of Inelastic and Elastic Characteristics of Si and SiO2/Si Structures(Sumy State University, 2021) Onanko, A.P.; Kuryliuk, V.V.; Onanko, Y.A.; Kuryliuk, A.M.; Charnyi, D.V.; Dmytrenko, O.P.; Kulish, M.P.; Pinchuk-Rugal, T.M.Вимірювання температурних залежностей внутрішнього тертя (ВТ) проводилося на ідентичних, що пройшли один i той же технологічний маршрут, підкладках Si р-типу, орієнтації (100), легованого бором B, з питомим електроопором p ≈ 7,5 Ом·см, товщиною h ≈ 4.7·105 нм після нанесення на них шару SiO2 товщиною h ≈ 600 нм в результаті високотемпературного окислення в сухому O2 при T0 ≈ 1300 K. В процесі вимірювань було встановлено, що відпал структурних дефектів Si змінює форму температурного спектру ВТ. Піки ВТ Q – 1М, що утворюються точковими дефектами, можна було спостерігати при умові, коли підкладка Si нагрівалася зі швидкістю V = ΔT/Δt ≤ 0.1 К/с. Після рентгенівського опромінення дозою y ≈ 104 Р максимум ВТ при ТМ1 ≈ 320 К різко зростає; його висота Q – 1М1 збільшується майже у 3 рази при зменшенні вдвічі ширини ΔQ – 1М1, що свідчить про проходження процесу релаксації одного типу радіаційних дефектів. Для піка ВТ в підкладці Si при ТМ1 ≈ 320 К було отримано значення енергії активації H1 ≈ 0,63 eВ. Близькість отриманого нами значення енергії активації H1 при ТМ1 ≈ 320 К до енергії міграції для додатно заряджених мiжвузлових атомів Sii + H0 ≈ 0,85 eВ дозволяє припустити релаксаційний механізм, що обумовлений переорієнтацією міжвузлових атомів Sii. При електронному опроміненні в результаті зіткнення електронів з атомами Si відбувається утворення дефектів по Френкелю. Оцінки показують, що енергія електронів W ≈ 1 MeВ, яка відповідає експерименту, достатня для зміщення атомів Si із своїх рівноважних положень. Після опромінення дозою y ≈ 105 Р висота максимуму Q – 1М1 при ТМ1 ≈ 320 К в порівнянні зі спектром ВТ до опромінення істотно не змінилася, що свідчить про особливий вплив дози y ≈ 105 Р.Item Peculiarity of Elastic and Inelastic Properties of Radiation Cross-linked Hydrogels(Sumy State University, 2020) Onanko, A.P.; Kuryliuk, V.V.; Onanko, Y.A.; Kuryliuk, A.M.; Charnyi, D.V.; Kulish, M.P.; Dmytrenko, O.P.Шляхом вимірювання пружних та непружних механічних характеристик досліджено залежності ефективності радіаційного зв’язування гідрогелів. Експериментально виміряно статичний пружний модуль Е при стисненні та при розтягуванні; межу пружності σЕ, межу ефективної плинності σfl та межу міцності σst при стисненні для радіаційно зв’язаних гідрогелів з концентраціями 5, 6, 8, 10 % полівінілового спирту. Встановлено, що абсолютні значення статичного модуля E, межі пружної σЕ, межі граничної ефективності текучості σfl, межі міцності при стисненні σst в радіаційно зв’язаних гідрогелях визначаються утворенням нанокластерів молекул полівінілового спирту. В результаті досліджень визначено оптимальні склади початкових гідрогелів та режими їх електронного опромінення, які дозволяють виготовити радіаційно зв’язаний гідрополімерний композит з необхідними характеристиками при дозах опромінення. Сітка ланцюгів молекул модифікованого полімеру має велику кількість різних дефектів, які не беруть участі в передачі напружень σ в сітці, і, отже, не вносять вклад в її модуль пружності G, E. Важливо, що радіаційна деструкція основних ланцюгів молекул полівінілового спирту, які містять подвійні C=C зв'язки, впливає на формування сітки утворюваних гідрогелів. Пов'язки на основі опромінених гідрогелів являють собою еластичні товсті плівки з прозорого желе стерильного матеріалу, що складається з C = 85÷90 % дистильованої води. Такі пов'язки повинні бути біологічно сумісними і не прилипати до ран для надання невідкладної допомоги при кровотечах або опіках. Вони можуть містити деякі антисептичні, знеболюючі, кровоспинні ліки. Характер взаємодії полімерного гідрогелю з організмом, його проникність для різних речовин і клітин, термін біодеградації, його механічні властивості визначаються параметрами тривимірної полімерної сітки, яка утворюється при формуванні гідрогелю. Прогнозування та контроль механічних властивостей гідрогелів має велике значення при оцінці їх застосування.Item Influence of Constant Magnetic Field on Mechanical Properties and Thermal Stability of the Amorphous Alloys Based on Co, Fe and Ni(Sumy State University, 2020) Tsaregradskaya, T.L.; Kuryliuk, A.M.; Ovsiienko, I.V.; Saenko, G.V.; Turkov, O.V.Для розробки нових аморфних, аморфно-кристалічних та нанокристалічних матеріалів, оптимізації їх унікальних властивостей та успішної експлуатації виробів з них необхідні знання про зміни їх структури під дією зовнішніх чинників. Для практичного використання аморфних металевих сплавів важливо мати дані про стабільність або зміни їх властивостей під дією магнітних полів, оскільки вироби на їх основі часто експлуатуються в умовах тривалого впливу даного чинника. Було проведено експериментальне дослідження впливу постійного слабкого (В = 0,64 Т) магнітного поля на мікромеханічні властивості та термічну стабільність аморфних сплавів Co67Fe3Cr3Si15B12 та Fe40Ni40B20. Встановлено, що тривала дія слабкого постійного магнітного поля призводить до магнітопластичного ефекту: мікротвердість аморфних сплавів зменшується на 18-21 % за 100 діб. Результати дилатометричних досліджень вказують на те, що після обробки слабким магнітним полем аморфних сплавів Co67Fe3Cr3Si15B12 та Fe40Ni40B20 температура початку інтенсивної кристалізації зростає, тобто розширюється інтервал термостабільності сплаву. Встановлені ефекти можна пояснити тим, що магнітне поле створює магнітопружні динамічні напруги, які руйнують бориди та силіциди в аморфному сплаві, що сприяє гомогенізації його структури. При цьому відбувається формування нового, більш стабільного структурного стану з іншими параметрами ближнього порядку та рівнем внутрішніх напружень, викликаного процесами структурної релаксаціі.Item Effect of Ultrasonic Treatment on Phase Formation Processes in Amorphous Alloy Fe76Ni4Si14B6(Sumy State University, 2019) Tsaregradskaya, T.L.; Kozachenko, V.V.; Kuryliuk, A.M.; Turkov, O.V.; Saenko, G.V.Одним з актуальних напрямів сучасної фізики конденсованого стану є дослідження аморфних металевих сплавів, які знаходяться в метастабільному стані, тому їх властивості істотно залежать від впливу зовнішніх умов, особливо в області фазових переходів. Зовнішні дії, такі як низькотемпературний відпал та механічна обробка приводять до зміни структури та фізичних властивостей аморфних сплавів. Вплив ультразвукової механоактивації на структуру та властивості аморфних металевих сплавів виявляється недостатньо вивченим, отже такі дослідження впливу є досить актуальною задачею. Метою роботи було експериментальне дослідження впливу ультразвукової обробки на термічну стабільність аморфного сплаву Fe76Ni4Si14B6. Результати дилатометричних досліджень вказують на те, що після обробки ультразвуком зразків аморфного сплаву Fe76Ni4Si14B6 температура кристалізації зростає, тобто розширюється інтервал термостабільності сплаву. При інтенсивності ультразвукової обробки 1 Вт/см2, незалежно від часу обробки (1-100 хвилин), температура початку інтенсивної кристалізації збільшується на 30 К, а при інтенсивності ультразвукової обробки 2 Вт/см2, незалежно від часу обробки (1-80 хвилин), температура початку інтенсивної кристалізації збільшується на 50 К. В якості параметра порівняння механічних властивостей аморфного сплаву до та після дії ультразвукової обробки було використано мікротвердість. Мікротвердість аморфного сплаву після проведеної ультразвукової обробки зменшується на 15%, що непрямим чином підтверджує факт зменшення частки кристалічної фази в сплаві за рахунок зменшення розмірів вморожених центрів кристалізації. Збільшення інтервалу термічної стабільності аморфного сплаву Fe76Ni4Si14B6 та зменшення мікротвердості можна пояснити тим, що проведена ультразвукова обробка призводить до зменшення розмірів або розчинення вморожених центрів кристалізації, внаслідок чого відбувається гомогенізація структури аморфного сплаву.Item Influence of polymer coatings on the carrier life time in solar silicon crystals(Sumy State University, 2014) Steblenko, L.P.; Podolyan, A.O.; Korotchenkov, O.O.; Yashchenko, L.M.; Naumenko, S.M.; Kalinichenko, D.V.; Kobzar, Yu.L.; Kuryliuk, A.M.; Kravchenko, V.M.Вивчено вплив полімерних покриттів на кінетику спаду фото-ЕРС в кристалах solar-Si в умовах магнітного та рентгенівського впливів. Встановлені особливості в поведінці електрофізичних параме- трів вказують на уповільнення спаду фото-ЕРС при наявності на поверхні solar-Si полімерних пок- риттів. Ці особливості можуть бути обумовлені впливом полімерних покриттів на зниження концент- рації рекомбінаційних центрів в кристалах solar-Si.