Виявлення і дослідження зміни мікромеханічних, електрофізичних характеристик і наноструктури кристалів кремнію при впливі магнітного поля. Аналіз особливостей зміни мікротвердості кристалів кремнію при довготривалій дії слабких постійних магнітних полів.
Аннотация к работе
Останнім часом велику увагу дослідників привернула можливість контролювати фізичні властивості слабомагнітних твердотільних матеріалів різної природи, зокрема, напівпровідникових матеріалів, використовуючи дію слабких (з індукцією В ? 1 Тл) магнітних полів. Незвичність його очевидна: енергія взаємодії діамагнітного кристалу і його атомних елементів з магнітним полем надзвичайно мала, і тому її внесок в високоенергетичні процеси, зокрема, в процеси, відповідальні за мікромеханіку, мізерний. Припускається, що при такій малій енергії МП існування магніточутливих ефектів повязане не з енергією, яка передається від магнітного поля до парамагнітних центрів, а з спіновим моментом електрона, орієнтацією якого управляє магнітне поле. Мета роботи полягала у встановленні закономірностей зміни мікромеханічних, електрофізичних характеристик та наноструктури кремнію в умовах дії постійних магнітних полів, модульованих магнітних полів, і мікрохвильових надвисокочастотних електромагнітних полів та комбінованого впливу магнітного поля і витримки в вакуумі, а також в аналізі одержаних результатів на основі фізичних уявлень про еволюцію дефектної підсистеми під дією зовнішніх факторів. Предмет дисертаційного дослідження складає вивчення можливості модифікації наноструктури та зміни структурно-залежних властивостей кристалів кремнію за допомогою магнітних полів та комбінованого впливу магнітних полів та витримки в вакуумі зразків кремнію.Відмічається, що як пороговий характер, так і насичення по магнітному полі безпосередньо свідчить про селективний вплив магнітного поля на певні дефекти в кристалі. На думку багатьох авторів магнітомеханічні ефекти пояснюються, в першу чергу, впливом магнітного поля на парамагнітні іони, які практично завжди присутні в кристалах у вигляді неконтрольованих домішок, і, якщо ці іони стабілізують певні елементи існуючої в кристалах квазірівноважної реальної структури, то магнітна дія є тим поштовхом, який призводить до перебудови вихідної реальної структури, що і спостерігається на експерименті. В ряді робіт для опису впливу магнітного поля на механічні характеристики кристалів запропоновано механізм, суть якого полягає в тому, що магнітне поле стимулює зміну орієнтації магніточутливих дефектів в кристалі, які можуть взаємодіяти між собою та зовнішнім полем, зумовлюючи зміну характеристик матеріалу. Магнітна обробка здійснювалась в магнітних полях різних типів і полягала у витримці зразків протягом певного часу в слабкому постійному магнітному полі з індукцією В=0.17 Тл або в модульованому магнітному полі з частотою f=100 Гц, індукція якого змінювалась в межах В=0.03-0.33 Тл. В роботі основними були наступні методи досліджень: метод атомно-силової мікроскопії був використаний для дослідження топології поверхні кристалів кремнію, метод трикристальної рентгенівської дифрактометрії використовувався для дослідження структурної досконалості кристалів, метод вимірювання фотопровідності - для дослідження електрофізичних властивостей, метод мікроіндентування - для дослідження мікромеханічних властивостей.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Список литературы
1. Зміна мікротвердості кристалів кремнію в магнітних полях з різною індукцією / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, А.М. Курилюк, Ю.Л. Кольченко, С.М. Науменко, О.В. Матвєєва, О.М. Кріт // Вісник Київського університету, Серія: фізико-математичні науки. - 2006. - №4. - C.444-448.
3. Вызванные действием магнитного поля изменения примесного состояния и микротвердости кристаллов кремния / В.А. Макара, М.А. Васильев, Л.П. Стебленко, О.В. Коплак, А.Н. Курилюк, Ю.Л. Кобзарь, С.Н. Науменко // ФТП. - 2008. - Т.42, №9. - C.1061-1064.
4. Вплив надвисокочастотного електромагнітного випромінення на мікромеханічні властивості монокристалічного кремнію / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, А.М. Курилюк, С.М. Науменко, Ю.Л. Кобзар, А.В. Якунов, О.І. Ніжельська // Металлофизика и новейшие технологии. - 2008. - Т.30, №2. - C.235-246.
5. Зміна характеру релаксації магнітомеханічного ефекту в умовах комбінованого впливу магнітної та вакуумної обробок / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, А.М. Курилюк, О.В. Коплак, С.М. Науменко, Ю.Л. Кобзар, В.Я.Дегода, Г.В. Весна // Вісник Київського університету, Серія: фізико-математичні науки. - 2008. - №8-9. - C.71-76.
6. Зміна мікротвердості окислених кристалів кремнію в процесі їх магнітної обробки / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, А.М. Курилюк, О.В. Коплак, С.М. Науменко, Ю.Л. Кобзар, О.М. Кріт // Металлофизика и новейшие технологии. - 2008. - Т.30, №9. - C.1281-1287.
7. Фотопровідність кремнію в умовах магнітного впливу / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, А.О. Подолян, А.М. Курилюк, Ю.Л. Кобзар, С.М. Науменко // Доповіді академії наук України. - 2008. -№10. - C.91-95.
8. The relaxation of magnetomechanical effect in silicon crystals under cyclic magnetic treatment / V.A. Makara, L.P. Steblenko, A.M. Kuryliuk, Iu.L. Kobzar, S.M. Naumenko, A.M. Krit, V.M. Kravchenko // Functional materials. - 2009. - Vol.16, No.3. - P.237-240.
9. Changes in the state of paramagnetic centers and lattice parameter of micro-structured Si under the influence of weak magnetic field / V.V. Trachevsky, L.P. Steblenko, P.Y. Demchenko, O.V. Koplak, A.M. Kuryliuk, A.K. Melnik // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics.- 2010.- Vol. 13, No.1.- P. 87-90.
10. Изменение структурного состояния и топологии поверхности кремния под влиянием слабых магнитных полей / Л.П. Стебленко, А.Н. Курилюк, П.А. Теселько, С.В. Черепов, О.Н. Било, Ю.Л. Кобзар, С.Н. Науменко // Металлофизика и новейшие технологии. - 2010. - Т.32, № 2. - С.145-151.
11. Магнитомеханический эффект в кристаллах кремния в микроволновом поле / В.А. Макара, А.Н. Погорелый, Л.П. Стебленко, А.Н. Курилюк, С.Н. Науменко, Ю.Л. Кольченко, А.Ф. Кравец, Д.И. Подъяловский, О.В. Матвеева // Международная конференция «Взаимодействие излучения с веществом и ее применение в технологии 2006». - Каунас (Литва), 2006.- С.70-73.
12. Влияние слабого магнитного поля на модификацию нанокластеров структурных дефектов в кристаллах кремния и его физико-механические свойства / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, А.Н. Курилюк, О.В. Коплак, С.Н. Науменко, Ю.Л. Кольченко // XVII Петербургские чтения по проблемам прочности. - Санкт-Петербург (Россия), 2007. - C.105-107.
13. Effects of constant and ultrahigh frequency magnetic fields upon physical properties of non-magnetic materials / V.A. Makara, L.P. Steblenko, A.N. Kuryliuk, V.B. Shevchenko, S.M. Naumenko, A.I. Nizhelskaya, V.N. Kravchenko // International Conference “Nanomeeting-2007” (Physics, Chemistry and Application of Nanostructures). - Minsk (Belarus), 2007. - P.78-80.
14. Зміна фізичних властивостей та наноструктури кристалів кремнію під дією слабкого МП / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, М.О. Васильєв, А.М. Курилюк, Ю.Л. Кобзар, С.М. Науменко, О.В. Коплак // Международная научно-техническая конференция „Повышение качества, надежности и долговечности технических систем и технологических процессов“. ? Хургада (Египет), 2007. - C. 80-82.
15. Долговременные изменения микротвердости и химических связей кремния при действии магнитного поля и микроволнового излучения / М.Е. Корниенко, В.А. Макара, Л.П. Стебленко, Д.И. Калиниченко, А.Н. Курилюк, С.Ю. Кутовой, В.Б. Шевченко // XLVII Международная конференция «Актуальные проблемы прочности». - Нижний Новгород (Россия), 2008. - C.251-253.
16. Detection of longterm changes in condensed substance structure and new electronic states induced by nonlinear oscillating-electronic correlation and external fields / M.E. Kornienko, V.A. Makara, D.V. Kalinichenko, A.M. Kuryliuk, A.I. Nigelska // International Symposium RA08 “Rare attractors and rare phenomena in nonlinear dynamics”.- Riga (Latvia), 2008. - P.50-51.
17. Использование радиационных воздействий в качестве фактора влияющего на микромеханические характеристики и состояние магниточувствительных центров в кристалах кремния / В.А. Макара, Л.П. Стебленко, А.Н. Курилюк, Ю.Л. Кобзарь, С.Н. Науменко, А.Н. Крит // Пятая Международная конференция «Материалы и покрытия в экстремальных условиях: исследования, применение, экологически чистые технологии производства и утилизации изделий» ? Жуковка (Крым), 2008. - C.199.
18. Зміна структурного стану і топології поверхні кремнію під впливом МП / Л.П. Стебленко, А.М. Курилюк, П.О. Теселько, С.В. Черепов, О.М. Било, Ю.Л. Кобзар, С.М. Науменко // Міжнародна науково-практична конференція «Структурна релаксація у твердих тілах». - Вінниця (Україна), 2009. - C.194-195.