Завдяки використанню багатошарових плівок халькогенідних напівпровідників з невідповідністю грат суміжних шарів у широких межах (0,5 - 13 %) розширено коло надграткових матеріалів та уможливлено створення одно-, дво- та тривимірних надграткових наноструктур, що призвело до відкриття нових ефектів. Для двовимірних (дислокаційних) надграток виявлено надпровідність, яка взаємопов'язана з присутністю періодичних сіток дислокацій невідповідності на міжфазних межах (відсутність дислокацій призводить до відсутності надпровідності). Для тривимірних надграток PbSe - PbS знайдено спектри люмінесценції з квантових точок, створених модуляцією структури періодичними дислокаціями у площині композиції та модуляцією складу в ортогональному напрямку. Для одновимірних (композиційних) надграток знайдено резонансне тунелювання електронів через феромагнітні бар'єри EuS, а також антиферомагнітне впорядкування магнітних шарів, зумовлене їх взаємодією через діамагнітні прошарки PbS та YbSe. Таке впорядкування спостережено для великого діапазону товщини прошарків вузькозонного напівпровідника PbS (від 0,4 до 40 нм) та широкозонного YbSe (від 1 до 3 нм).

  Скачати повний текст

Досліджено надпровідний і магнітний ефекти близькості у S/F бішарі, який складається з надпровідного шару, товщина якого є набагато більшою за довжину когерентності, і феромагнітного шару з товщиною, яка є набагато меншою за довжину когенерентності, а також стаціонарних властивостей джозефсонівських тунельних контактів на основі близькісних S/F бішарів. Для слабкого та сильного ефекта близькості та довільної прозорості SF межі знайдено аналітичні розв'язки системи рівнянь Узаделя, які описують надпровідність в S і F шарах. Досліджено густину квазічастинкових станів у S і F металах, а також просторову поведінку параметра порядку в S металі. На підставі одержаних розв'язків розглянуто стаціонарний ефект Джозефсона у тунельних контактах, в яких один чи обидва береги є близькісними S/F бішарами. Здійснено аналітичне та числове дослідження явища зростання критичного струму й інверсії його знака. Установлено, що в S/F бішарі існує не тільки надпровідний, але й "магнітний ефект близькості".

  Скачати повний текст

Системно досліджено надпровідні властивості гетеросистеми PbTe/PbS. Показано, що перехід у надпровідний стан відбувається тільки за наявності суцільних дислокаційних сіток на границях розподілу напівпровідникових шарів, а самі надпровідні шари локалізовані на цих границях. Здійснено пошук надпровідності у гетероструктурах: PbSe/EuS, PbS/PbSe, PbTe/PbSe, PbS/YbS, PbTe/YbS, YbS/YbSe, YbS/EuS. Відзначено, що наведені результати, а також дані досліджень критичних магнітних полів та вивчення структури міжфазних границь, дають змогу стверджувати, що надпровідність у подібних напівпровідникових системах обумовлена наявністю сіток дислокацій невідповідності. Уперше показано, що під впливом пружних деформацій, основним джерелом яких є дислокаційна сітка, у вузькощілинних напівпровідниках поблизу міжфазної границі можливе перекриття дна зони провідності та стелі валентної зони, що призводить до металізації цієї границі. Розраховано геометрію металізованих областей.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена комплексному вивченню електро- та магнітотранспортних властивостей базових сенсорних напівпровідникових ниткоподібних кристалів у широкому інтервалі температур і магнітних полів. Виявлені нові ефекти у ниткоподібних кристалах, зокрема вперше встановлена поява фази Беррі в польових залежностях магнітоопору при температурі рідкого гелію деформованих зразків InSb та GaSb n-типу провідності, зумовлена сильною спін-орбітальною взаємодією носіїв заряду в області ПМД, що підтверджує двовимірну природу електронного газу у кристалах. В сильно легованих ниткоподібних кристалах із металевим типом провідності в слабких магнітних полях виявлено перехід від ефекту слабкої антилокалізації до слабкої локалізації носіїв заряду при температурі порядка 4 К, зумовлений зміною з температурою співвідношення між часом збою фази та часом спінової релаксації електронів. У ниткоподібних кристалах GaSb, легованих телуром, вперше виявлено поверхневу надпровідність при критичній температурі 4,2 К, що зумовлено сильною спін-орбітальною обмінною взаємодією носіїв заряду в металевій фазі в околі ПМД. Вивчено вплив зовнішніх чинників (деформації, магнітного поля, електронного опромінення, температури) на властивості легованих ниткоподібних кристалів Si, Ge, InSb та GaSb як чутливих елементів сенсорів механічних, теплових та магнітних величин. Проведені дослідження дозволили розширити фізичні уявлення про механізми транспорту носіїв заряду в легованих напівпровідникових мікрокристалах в околі ПМД при низьких температурах, у сильних магнітних полях і під впливом опромінення електронами високих енергій. На основі виявлених нових кінетичних ефектів розроблено концепцію створення надчутливих радіаційно стійких п'єзорезистивних сенсорів, дієздатних в екстремальних умовах експлуатації, зокрема при кріогенних температурах, у сильних магнітних полях, при опроміненні електронами високих енергій, які зможуть знайти застосування в різних галузях науки і техніки.^UThe thesis is devoted to the complex studies of electro- and magnetotransport properties of the basic sensory semiconductor whiskers in the wide ranges of temperature and magnetic field were carried out. New effects were observed in whiskers, in particular, the first appearance of the Berry phase on the magnetoresistance field dependences at the liquid helium temperature in strained n-type conductivity InSb and GaSb whiskers due to the strong spin-orbit interaction of charge carriers in the vicinity to the metal-insulator transition that confirms the two-dimensional nature of the electron gas in crystals. A transition from the effect of weak antilocalisation to the weak localization of charge carriers at temperature about 4 K was detected in heavy doped whiskers with a metallic type of conductivity in weak magnetic fields due to a change in the temperature correlation between dephasing time and electron spin relaxation time. Surface superconductivity was first observed at a critical temperature of 4.2 K in GaSb whiskers doped with tellurium due to the strong spin-orbit exchange interaction of charge carriers in the metal phase in the vicinity to the metal-insulator transition. The influence of external factors (strain, magnetic field, electron irradiation, temperature) on the properties of doped Si, Ge, InSb and GaSb whiskers as sensitive elements of mechanical, thermal and magnetic sensors was studied. The physical representations about the transport mechanisms of charge carriers are expanded due to the conducted studies for doped semiconductor microcrystals in the vicinity to the metal-insulator transition at low temperatures in strong magnetic fields and under the influence of high-energy electron irradiation. The concept of creating supersensitive radiation-sensitive piezoresistance sensors has been developed due to the discovered new kinetic effects in the whiskers. These sensors, which can be used in various fields of science and technology, are capable of extreme operating conditions, in particular at cryogenic temperatures, in strong magnetic fields with irradiation by high-energy electrons.

Дисертація присвячена дослідженням структурних перетворень у сплавах алюмінію з 3d-, 5d- перехідними металами, одержаних методами гартування розплавів та електродугової плавки із наступним гомогенізувальним відпалом. Показано, що сплави Al90+хFe3Nb4+х, які у загартованому стані є аморфними із характерними «молекулярними кластерами», у процесі термообробки кристалізуються з виділенням нанокристалічного Al та сполук Al3Nb і метастабільної Al6Fe, яка розпадається на Al та Al13Fe4. Встановлено, що у сплавах типу Al100-3xV2xFex при швидкому гартуванні можлива конкуренція двох ікосаедричних квазікристалічних фаз, причому зростання вмісту ПМ сприяє утворенню фази із більшим параметром квазіґратки та аморфної фази, що викликає суттєве підвищення інтегральної мікротвердості. Збагачені алюмінієм сплави систем Al–Ni–Zr(Hf), синтезовані методом надшвидкого гартування, були кристалічними, проте сплави, що відповідають складам псевдобінарних фаз Лавеса вдалось частково аморфізувати методом водневої обробки. А для сплавів із Hf спостережено подальшу аморфізацію із розпад на гідриди металів та нанокристалічний нікель при нагріванні методами Х–променевої дифракції та фазового магнітного аналізу. Вперше встановлено, що мікрокристали кубічних фаз Лавеса систем Al–Ni–Zr(Hf) можуть демонструвати надпровідність при концентрації нікелю у сплаві, яка відповідає мінімальним значенням в межах областей гомогенності.^UDissertation consists of results on research of structure changes and phase transformations in alloys of aluminium with 3d- and 5d- transition metals, obtained by quenching of melts and by arc melting with further homogenizing annealing.It is shown that ternary alloys, concentration of which is expressed by formula Al90+хFe3Nb4+х upon quenching are amorphous with distinct “molecular clusters”, centred by transition metal atoms, distributed regularly in bulk of alloy. By combination of high temperature X–ray diffraction and Mӧssbauer spectroscopy methods it was revealed that crystallization of such alloys has three stages. First of them is related with extraction of nanocrystalline Al in amorphous matrix and second one with formation of two intermetallides: Al3Nb compound and Al6Fe metastable phase. Appearance of new type of magnetic ordering, revealed at 700 K, is due to cooperation of layers of Al6Fe phase by Fe-atoms with nearest almost spherically symmetric arrangement of Al-atoms. As result the formation of Al13Fe4 (Al3Fe) crystalline compound with Penrose quasicrystalline cell like structure. Such structural transformations are confirmed by scanning electron microscopy. The crystallization of alloy is accompanied by drastic decrease of integral microhardness from 1900 MPa in amorphous state to ~ 800 MPа after crystallization of three compounds.It was shown that in ternary Al100-3xV2xFex alloys at rapid quenching it is possible the competition of two icosahedral quasicrystalline phases. Particularly the sample of Al94V4Fe2 contains only two coexisting phases with different quasicell parameter of content, corresponding formulas Al86V9,3Fe4,7 and Al86V4,3Fe9,7. It is shown that increase of total content of transition metal promotes the formation of the phase with higher value of quasicell parameter and amorphous phase that is supposed to be caused by structural competition at quenching of alloy. Total microhardness significantly depends on content of alloys and increases gradually from 867 up to 3000МPа with increasing of total content of transition metals from 6 to 12 аt. %. The Al-enriched alloys of Al–Ni–Zr(Hf) systems, synthesized by rapid quenching are found to be brittle and partly or particularly amorphous. Metallic ribbons of Al84Ni8Zr8(Hf8) content consist of three phases: Al, NiAl3 and ZrAl3 or HfAl3, respectively. The same ternary phase equilibrium was revealed in casted Al84Ni8Zr8 alloy, not observed in annealed samples. As the result of phase equilibria studies in Al-enriched corner of phase diagram we have revealed the existence of notable homogeneity regions for ZrNi2Al5 and Zr6Ni8Al15 compounds. At first it was pointed out that formation of Zr6Ni8Al15 compound occurs according to eutectoid reaction Zr6Ni8Al15 ↓ NiAl + ZrNixAl2-x (structure type – MgCu2). Unknown early ternary equilibrium between phases: Zr6Ni8Al15 – NiAl – ZrNixAl2-x was observed at two temperatures.Alloys of Al–Ni–Zr(Hf) systems, which corresponds to pseudobinary Laves phases of ST MgCu2 and MgZn2 have been obtained in partly amorphous state by means of mechanical treatment in hydrogen atmosphere. Besides, we have obtained the nanocrystals of the Laves phase, whose size ≈ 6-14 nm, embedded in amorphous matrix. In case of alloys with Hf further amorphization with decomposition into HfH2, AlH3 hydrides and nanocrystalline nickel at heating to 873 K. Such sequence of phase transformations was established by means of X–ray diffraction and magnetic phase analysis. The result of hydrogen saturation of Laves phases is appearance of magnetic properties. We supposed that it is caused by change of electron structure of Laves phases. Hydrogen, possessing by higher electronegativity attract electrons from Ni-atoms that results increasing of their magnetic moment. Temperature dependences of specific electroresistivity of ternary compounds in Al–Ni–Zr(Hf) systems reveal metallic behaviour with tendency to saturation at high temperatures and can be interpreted by Bloch-Grüneisen-Mott model. Such behaviour is caused by 3d- electrons of Zr, Hf and Ni– atoms. It was at first revealed for Zr(Hf)NixAl2-x (ST – MgCu2) Laves phases the occurrence of superconductive transitions at temperatures 1,5 K and 0,9 K respectively at concentrations, corresponding the most low concentration of Ni within homogeneity ranges. Contrary, at maximum concentration it is observed Kondo-like behaviour, that is manifested by slight increasing of electroresistivity at approaching to temperature T=0K.