Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/197
Browse
2084 results
Search Results
Item Study of Phonon Dynamics of Cu60Zr20Hf10Ti10 Bulk Metallic Glass Using Pseudopotential(Sumy State University, 2019) Aditya, M. VoraУ статті представлено обчислення коливальних частот фононів поздовжньої та поперечної гілок у чотирикомпонентному об’ємному металевому склі (BMG) Cu60Zr20Hf10Ti10 з використанням простого модельного підходу Хаббард-Бібі. Псевдопотенціал моделі Ешкрофта з порожнім ядром застосовується спільно з екрануванням Хартрі електронів провідності з та без включення кореляційних ефектів, вперше використовуючи різні форми корегувальних функцій локального поля. Спостереження фононної частоти відтворюють типові риси дисперсійного характеру. Крім того, термодинамічні та пружні властивості згаданого BMG розраховуються через межу пружності дисперсійних вигинів.Item Synthesis of Pure Hydroxyapatite by Ion Exchange Reaction(Sumy State University, 2019) Ivanov, M.B.; Krytsyna, E.V.; Vershinina, T.N.; Kolesnikov, D.A.; Kudryavtsev, E.A.; Dubrovina, N.A.; Volkovnyak, N.A.; Gluchov, O.V.У роботі запропонована іонно-обмінна реакція синтезу гідроксиапатита (ГАП) у постійному лужному середовищі з використанням попередньої сухої гомогенізації прекурсорів. Як прекурсори були обрані гідрофосфат натрію Na2HPO4, хлорид кальцію CaCl2 і гідроксид кальцію Ca(OH)2. При взаємодії Na2HPO4 з солями кальцію в лужному середовищі відбувається заміщення іонів Na+ на іони Ca2+. Як джерело іонів Ca2+ була використана сіль CaCl2, оскільки в цьому випадку одним з продуктів реакції є хлорид натрію, який згодом легко вимивається. Необхідний pH середовища досягався додаванням у вихідні речовини гідроксиду кальцію, який одночасно був і джерелом іонів Ca2+. Нагрівання на водяній бані забезпечувало постійний приплив молекул води, яка необхідна для дисоціації молекул речовин, що беруть участь в реакції. При сухому синтезі досить складно отримати стехіометричний ГАП через нерівномірність розподілу іонів у реакційній суміші. Перебіг хімічної реакції у вологому середовищі дозволяє зменшити вплив цього фактору. Було зроблено припущення, що оскільки крім ГАП продуктами реакції є розчинні у воді сполуки, то незначною зміною співвідношення вихідних компонентів можна регулювати стехіометрію ГАП, а також співвідношення кінцевих продуктів реакції. Додаткові продукти, що утворюються в ході реакції, видалялися промиванням отриманого порошку дистильованою водою. Відмитий і висушений порошок ГАП відпалювався у печі при Т = 700 °С. Дослідження, проведені методами рентгенофазового аналізу, растрової електронної та просвічуючої мікроскопії показали, що отриманий матеріал є однофазним порошком ГАП зі співвідношенням Са/Р, близьким до 1,67. Було виявлено, що частинки порошку ГАП, отриманого в результаті синтезу з наступним промиванням, мали форму голок товщиною 10-40 нм і довжиною від 30 до 200 нм. Відпал порошку при температурі 700 °С приводив до агломерації частинок, а також до округлення їх форми.Item Longitudinal Magnetic Field Effect on Wave Dynamics in Multiharmonic Superheterodyne FEL of Dopplertron Type with Helical Electron Beam(Sumy State University, 2019) Лисенко, Олександр Володимирович (ЕлІТ); Лысенко, Александр Владимирович (ЕлІТ); Lysenko, Oleksandr Volodymyrovych (ЕлІТ); Олексієнко, Галина Андріївна; Алексеенко, Галина Андреевна; Oleksiienko, Halyna Andriiivna; Волк, Юрій Юрійович; Волк, Юрий Юрьевич; Volk, Yurii Yuriiovych; Korovai, M.A.В рамках кубічно-нелінійного наближення проведено аналіз впливу поздовжнього фокусувального магнітного поля на підсилювальні характеристики плазмово-пучкового супергетеродинного лазера на вільних електронах доплертронного типу з гвинтовим релятивістським електронним пучком. В досліджуваному лазері на вільних електронах як накачка використана правополярізована уповільнена електромагнітна хвиля, що розповсюджується назустріч електронному пучку в замагніченій плазмовопучковій системі. На основі методу усереднених характеристик отримано систему диференціальних рівнянь, які описують динаміку амплітуд гармонік хвиль. Знайдено рівні насичення електромагнітних хвиль. Проведено урахування множинних трихвильових параметричних резонансних взаємодій гармонік хвилі просторового заряду. З'ясовано, що такі множинні резонансні взаємодії істотно впливають на підсилювальні характеристики досліджуваного лазеру на вільних електронах, зокрема, призводять до зменшення рівня насичення сигналу в два і більше разів. Продемонстровано, що зменшення напруженості поздовжнього фокусувального магнітного поля до деякого критичного значення призводить до значного збільшення як темпів підсилення, так і рівнів насичення електромагнітної хвилі сигналу (в десять і більше разів). Визначене мінімальне значення напруженості магнітного поля (критичне значення напруженості магнітного поля) для режиму підсилення, у якому як накачка використовується правополяризована електромагнітна хвиля. З’ясовано, що досліджуваний ефект пов'язаний із залежністю умов трихвильового параметричного резонансу хвилі сигналу накачки та просторового заряду від напруженості поздовжнього магнітного поля. Інкремент зростання, що пов’язаний з вищевказаною трихвильовою резонансною взаємодією, суттєво залежить від напруженості фокусувального магнітного поля. Продемонстровано, що плазмово-пучковий супергетеродинний лазера на вільних електронах доплертронного типу з гвинтовим релятивістським електронним пучком здатний формувати потужне когерентне електромагнітне випромінювання в міліметровому діапазоні довжин хвиль.Item The Quasiparticle Electronic Structure of Trigonal CaSnO3 and ZnSnO3 Crystals(Sumy State University, 2019) Syrotyuk, S.V.; Lopatynskyi, I.Ye.; Shved, V.M.Електронна структура тригональних кристалів CaSnO3 та ZnSnO3 була отримана з урахуванням квазічастинкових поправок до власних енергій електронів, знайдених за допомогою функції Гріна. На першому етапі оптимізація атомних координат була реалізована мінімізацією функціонала повної енергії та складових тензора напружень. Отримані значення структурних параметрів усіх кристалів виявили добре зіставлення з результатами, знайденими іншими авторами. Другий етап був присвячений розрахунку власних значень енергії та хвильових функцій у підході GGA. Ці результати були використані на третьому етапі для розрахунку функції Гріна. Схема GGA-GW знаходження функції Гріна на основі отриманих одночастинкових станів підходу GGA була застосована для усіх кристалів. Встановлено, що отримані у підходах GGA та GW фундаментальні міжзонні щілини Eg є непрямими в ільменітах CaSnO3 (Γ–ΓF) та ZnSnO3 (Γ–ΓL). Всі міжзонні щілини, знайдені у підході GGA, є суттєво меншими відповідних значень, отриманих у наближенні GW. Зокрема, у ільменіті CaSnO3 непряма щілина Eg GGA = 2.92 еВ, а Eg GW = 4.54 еВ. У ільменіті ZnSnO3 непряма щілина Eg GGA = 1.47 еВ, а Eg GW = 3.69 еВ. У кристалі ZnSnO3 зі структурою типу LiNbO3 обчислена пряма щілина (Γ–Γ) Eg GGA = 1.20 еВ, а Eg GW = 3.57 еВ. Значення міжзонних щілин, отриманих у квазічастинковому наближенні GW, добре зіставляються з експериментом. Систематичне дослідження залежності ширини забороненої зони від початкового наближення до GW було виконано у тригональному кристалі CaSnO3. Розрахунки GW на основі HSE06 показують, що величина точного обміну Хартрі-Фока (параметр змішування) 0.28 приводить до відтворення експериментальної щілини ільменіту CaSnO3. Квазі-частинкові зонні енергії в ільменітах CaSnO3 та ZnSnO3 знайдені нами вперше.Item Impact of the High-K Dielectric Material as Spacer on Analog and RF Performance of the GS-DG-FinFET(Sumy State University, 2019) Pattnaik, A.; Singh, Sruti S.; Mohapatra, S.K.У багатоканальній технології транзистор DG-FinFET є новою структурою завдяки кращому електростатичному контролю над каналом. У роботі представлено дослідження транзистора FinFET з подвійним затвором (DG-FinFET), який був модифікований за допомогою high-K діелектричного матеріалу як стека затворів (GS) та спейсерної інженерії, що здатна покращити його властивості. Характеристики транзисторів DG-FinFET, GS-DG-FinFET і GS-DG-FinFET зі спейсерною конфігурацією прирівнюються до показників якості короткоканальних ефектів (SCEs), аналогових і радіочастотних застосувань. Проаналізовані показники якості SCEs, такі як підпороговий нахил (SS), індуковане стоком зменшення бар'єру (DIBL) та відношення струмів переключення (ION/IOFF). У роботі аналогова ефективність пристроїв досліджується на базі таких параметрів, як транспровідність (gm), коефіцієнт посилення транспровідності (TGF), вихідна провідність (gd), струм стоку (ID), рання напруга (VEA), внутрішнє посилення (AV). Радіочастотна ефективність аналізується на основі показників якості паразитної ємності затвора (Cgd, Cgs та Cgg), порогової частоти (fT), коефіцієнта посилення частоти (GFP) і частотного коефіцієнту транспровідності (TFP). При цьому ми намагалися провести порівняльне дослідження, щоб запропонувати можливість поліпшення характеристик структури GS-DG при VDS = 0,05 В та 1,0 В. Тут параметр DIBL демонструє величину 49,8 %, а значення SS зменшилося на 32,65 %. Виходячи з дослідження аналогової ефективності, VEA підвищився на 4,31 %, TGF пристрою покращився на 33,9%, а його посилення порівняно зі звичайним. Моделювання виконане з урахуванням параметрів 45 нм вузла відповідно до дорожньої карти ITRS для високошвидкісних додатків та низькоенергоємних схем.Item Energy Structure and Stability of Merocyanine Isomers as Memory Elements or Switches(Sumy State University, 2019) Kondratenko, P.O.; Лопаткін, Юрій Михайлович; Лопаткин, Юрий Михайлович; Lopatkin, Yurii Mykhailovych; Коваленко, Ольга Андріївна; Коваленко, Ольга Андреевна; Kovalenko, Olha Andriivna; Sakun, T.M.Створення стабільних та надійних молекулярних пристроїв є важливим завданням нанотехнологій. Фотохромні молекули є найбільш перспективними кандидатами для такого завдання. Одним з найбільш перспективних класів фотохромних сполук є спіропіран та його відкрита форма – мероціанін. Для практичного застосування системи спіропіран-мероціанін важливо знати властивості цих молекул. Перетворення молекул спіропірана в мероціанін може відбуватися різними способами. Тому важливо мати повне уявлення про мероціанінові структури та шляхи переходу між ними. Таким чином, в роботі проведені дослідження геометричної структури молекули мероціаніну, які показали, що вона може перебувати у формі одного з восьми можливих ізомерів, які утворюються шляхом обертання навколо трьох центральних зв’язків: C(25)-C(26), C(26)-C(27), C(27)-C(28). Ізомери TTT, TTC, CTT та CTC мають плоску геометричну структуру та схожі спектри поглинання (від 490 нм до 510 нм), тому їх важко розрізнити експериментально. Усі ці ізомери проявляють стабільність при темнових умовах, оскільки енергетичний бар'єр для переходу між ними становить понад 1 еВ. Інші чотири ізомери TCT, TCC, CCT і CCC мають спіральну структуру, і кожен з цих ізомерів може мати правообертальну або лівообертальну структуру. У роботі було досліджено трансформації між сусідніми ізомерами. Результати показали, що ізомери спіральної структури термічно нестабільні і вони швидко перетворюються на один із плоских ізомерів. Через це їх внесок у спектр поглинання молекули мероціаніну відсутній. При цьому всі плоскі структури характеризуються однаковими властивостями провідності уздовж π-електронної системи та однаковою довжиною довгої осі молекули. Отримані результати є важливими з точки зору використання системи спіропіран-мероціанін як елемента пам'яті або перемикача в комп'ютерних системах майбутнього.Item Liquid Phase Epitaxy of Thin Isoperiodic Heterostructures of Pb1 – xSnxTe1 – ySey Solid Solutions(Sumy State University, 2019) Volchanskyi, O.V.; Kovalov, Yu.G.; Tsarenko, O.N.У роботі представлено результати дослідження початкових стадій росту методом рідинно-фазової епітаксії (РФЕ) ізоперіодних структурно досконалих гетероструктур (ГС) на основі твердих розчинів системи Pb-Sn-Te-Se. Теоретичний аналіз показав, що з ростом багатокомпонентних твердих розчинів (БТР) Pb1 – xSnxTe1 – ySey на підкладках PbTe0.88Se0.12 та Pb0.70Sn0.30Te можливо виділити три принципово різних випадки. Показано, що у випадку коли підкладка та епітаксійний шар (ЕШ) ізоперіодні при деякій середньоарифметичній температурі між температурою росту і робочою температурою приладу, то тоді використовуючи усі можливі склади, які ізоперіодні з підкладкою Pb0.70Sn0.30Te, можна отримувати ЕШ Pb1 – xSnxTe1 – ySey з червоною межею фотоефекту при робочих температурах в діапазоні довжин хвиль ≥ 4 мкм, що цілком може бути реалізовано шляхом РФЕ. Описано особливості технології РФЕ квазіізоперіодних ГС, що використовувалися в роботі, обладнання та методику проведення досліджень. При низьких швидкостях охолодження (0.1 < v < 0.3 K∕хв), незалежно від діапазону зниження температури, який змінювали в межах 1.0 < ∆T < 5.0 K, отримували дзеркально-гладкі ЕШ товщиною 1-3 мкм з поверхневою густиною дислокацій меншою ніж 2·105 см – 2. Однак, дослідження межі розділу підкладка/шар свідчило про утворення, хоча і тонких ∼ 0.2-0.4 мкм, перехідних шарів. Подальші експериментальні дослідження показали, що більш перспективною технологією РФЕ в цьому випадку є метод попереднього переохолодження розчину-розплаву. При програмному зниженні температури зі швидкістю v < 0.3 K∕хв і початковим переохолодженням 1-3 K ЕШ були дзеркально-гладкими чи мали легку терасну структуру, яка може бути наслідком незначної дезорієнтації підкладок щодо площини росту.Item Layered Structure of CoCrAlY/ZrSiO4/Al2O3 Coatings Before and After Thermal Treatment(Sumy State University, 2019) Kovaleva, M.G.; Sirota, V.V.; Beresnev, V.M.; Tyurin, Yu.N.; Vagina, O.N.; Pavlenko, I.A.У роботі щільні покриття CoCrAlY/ZrSiO4/Al2O3 були підготовлені на підкладках із суперсплавів на основі нікелю за допомогою нового багатокамерного газодинамічного прискорювача. Покриття піддавали термічній обробці у вакуумі при температурі 950 °С протягом 2 годин. Для аналізу хімічного складу використовували скануючий мікроскоп з мікрозондом EDX. Аналіз структурних змін, в основному з точки зору пористості, проводили за допомогою оптичного мікроскопа. Вимірювання мікротвердості покриття проводили за допомогою мікротвердоміра DM-8B з використанням пірамідки Вікерса при навантаженні 50 г. Встановлено, що термічна обробка позитивно впливає на мікроструктуру і мікротвердість покриття. Покриття CoCrAlY/ZrSiO4/Al2O3 після термічної обробки суцільні, без тріщин і добре пов’язані з підкладкою. Відсутність пор на межах розділу між різними шарами свідчить про хорошу адгезії між ними. Термічна обробка призвела до підвищення твердості покриття.Item Research of Microhardness of Thin Ceramic Coatings Formed by Combined Electron-beam Method on Dielectric Materials(Sumy State University, 2019) Antonyuk, V.S.; Bondarenko, Yu.Yu.; Bilokin’, S.O.; Andrienko, V.O.; Bondarenko, M.O.Встановлені особливості отримання на поверхнях діелектриків (на прикладі кремнію Кр1) тонких керамічних покриттів (TiO2 + Al2O3, Al2O3, ZrO2) при їх формуванні термічним випаровуванням у вакуумі. Досліджено механізм підвищення мікротвердості таких покриттів шляхом їх поверхневого модифікування електронним потоком стрічкової форми. Показано, що комбіноване термовакуумне нанесення тонких керамічних покриттів із порошкових матеріалів на поверхню кремнію Кр1 з наступним їх модифікуванням електронним потоком низької енергії в одному технологічному циклі, дозволяє суттєво зменшити мікрорельєф та стабілізувати однорідність поверхонь покриттів, а також підвищити хімічну і біологічну стійкість цих покриттів до впливу оточуючого середовища. Визначено умови якісного знаходження мікротвердості досліджуваного матеріалу із залученням методу атомно-силової мікроскопії. Проведені дослідження мікротвердості як модифікованих покриттів, так і поверхонь діелектриків, на які проводилося їх нанесення. Встановлено факт нелінійного збільшення мікротвердості (на 13-17 %) тонких покриттів, нанесених на поверхню діелектричного матеріалу комбінованим електронно-променевим методом по мірі зменшення товщини цих покриттів. Показана можливість визначення мікротвердості багатошарових мультифункціональних керамічних покриттів, отриманих комбінованою електронно-променевою технологією, за різних умов та різних режимів проведення технологічного експерименту.Item Properties and Application of Nanoporous Silica Filled with Polyaniline and Iodine(Sumy State University, 2019) Popławski, T.; Pidluzhna, A.; Ivashchyshyn, F.; Chabecki, P.; Shvets, R.Властивості речовин в нанометровому масштабі та поєднаних в складні ієрархічні структури значно відрізняються між собою і завдяки цьому стали предметом зацікавленості науковців протягом останнього десятиліття. Найбільш перспективні матеріали було отримано на основі МСМ-41 матриць, і клас МСМ-41, виповнений органічними сполуками, є одним із таких. Тому в роботі було синтезовано молекулярно-граткову нанопористу регулярну структуру на основі силікатної матриці МСМ-41, виповненої поліаніліном (PAN) та поліаніліном легованим йодом. Вперше було досліджено електричні властивості синтезованих сполук. Гібридну структуру одержано з використанням методу інкапсулювання та методики радикально-окислювальної "in-situ" полімеризації. Імпедансні характеристики одержаних пористих силікатних матриць виповнених PAN та PAN, легованим йодом, було досліджено в рамках цієї роботи. В результаті проведених досліджень було виявилено явище фотоіндукованої негативної ємності в наногібриді МСМ-41. Легування йодом гостьового компоненту призводить до появи гігантського магнето- та фоторезистивного ефектів. Характер змін частотної дисперсії імпедансу, тенгенса кута втрат та діелектричної проникливості за умов освітлення та в магнітному полі було встановлено. Дані дослідження термостимульованої деполяризації показують зміни в домішковому спектрі, спричинені різним вмістом гостьового компоненту в матриці МСМ-41. Встановлено параметри, при яких синтезовані наногібриди стають перспективними для застосування в квантових акумуляторах електричної енергії та ємнісно чутливих головок для зчитування інофрмації з магнітних носіїв.