Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України
Національна академія наук України

Пошук

Деталі
Перегляди: 30590

Відділ оптики і спектроскопії

Yuhimshuk 
Керівник
доктор фіз.-мат. н., проф.
Юхимчук Володимир Олександрович
тел.: 525-6240;
внутрішній тел.: 3-29;
                  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
 

Дослідження

Наукові напрямки відділу


• Оптика і спектроскопія елементарних і колективних збуджень у напівпровідникових  і діелектричних матеріалах.
• Фізика і оптика напівпровідникових  наноструктур.
• Дослідження процесів раманівського розсіювання світла: резонансне раманівське розсіювання, гігантське раманівське розсіювання (SERS).
• Радіоспектроскопія напівпровідникових і діелектричних матеріалів.
• Оптична і магнітно-резонансна спектроскопія  поліморфних форм вуглецевих матеріалів різної розмірності (графіт, графен, нанотрубки, фулерени, алмазоподібні і аморфні плівки, вугілля).  
• Оптичні дослідження новітніх багатокомпонентних матеріалів для фотоелектричного перетворення сонячної енергії (халькопірити, кестеріти, станіти).
• Оптична та магнітно-резонансна діагностика матеріалів.

Склад відділу

Dzagan    

Джаган Володимир Миколайович

Пров.н.с., проф., д. ф.-м.наук

Тел.: +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 4-29;
ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
     

 
Valah    

Валах Михайло Якович
Головний науковий співробітник

д.ф.-м. наук, професор,

Чл.-кор. НАН України

Тел.: +380 (44) 525-85-50

Внутрішній тел.: 2-22
ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

                 Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
Rudko    

Рудько Галина Юріївна
Пров.н.с., д. ф.-м. наук

Тел.: +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 4-91;
ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 

Yefanov    

Єфанов Володимир Семенович
 Н.с., канд. ф.-м. наук

внутрішній тел.: 2-19;
ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 

 Gule    

Гулє Євген Глібович
 Н.c.

тел. +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 7-15;

ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
 Chorna    

Чорна Лариса Борисівна
Провідний інженер;

Тел. +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел. 4-29;
     

 
Greshchuk    

Грещук Олександр Михайлович
Н.с., канд. ф.-м. наук

Тел.: +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 4-29;

ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
Isaieva    

Ісаєва Оксана Федорівна
PhD, н.с.

вн. тел.: 4-91;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 
     

 
 Mazur    

Мазур Назар Володимирович
PhD, н.с.

вн. тел.: 4-29;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 
     

 
tarasov3    

Тарасов Георгій Григорович

С.н.с., д. ф.-м. наук, професор

тел.: 525-64-72

ел. пошта: tarasov@isp.kiev.ua
     

 

zhuchenko2    

 Жученко Зоряна Ярославівна

М.н.с., канд. ф.-м. наук

тел. 525-64-72

ел. пошта: zhuchenko@isp.kiev.ua
     

 
virko3    

 

Вірко Сергій Валерійович

Н.с., канд. ф.-м. наук

тел.: 525-82-04

ел. пошта: virko@isp.kiev.ua
     

 
Sonko    

Сонько Тетяна Василівна

пр. інж.

тел.: 525-84-72
     

 

 Olenichev    

 

Аленічев Володимир Димитрович

пр. інж.

тел.: 525-84-72
     

 
Bratus    

Братусь Віктор Якович

С.н.с, доктор фіз.-мат. н

Тел.: +380 (44) 525-85-60;

Внутрішній тел.: 7-49;

ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
05 -    

Калабухова Катерина Миколаївна

Пров. н.с., д. ф.-м. наук

 

внутрішній тел.: 4-52; 
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
Vorona.jpg    

Ворона Ігор Петрович
Ст. н.с., д. ф.-м. наук

внутрішній тел.: 4-64; 5-96;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
Konchith    

Кончиць Андрій Андрійович
Пров.н.с., д. ф.-м. наук

внутрішній тел.: 2-19;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
Shanina    

Шаніна Белла Дмитрівна
Пров.н.с., д.ф.-м.наук, професор

внутрішній тел.: 3-19;

ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 

Okulov    

Окулов Сергій Михайлович
Пр.інж., канд. ф.-м.наук

внутрішній тел.: 4-64;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
Nosenko    

Носенко Валентина Володимирівна
С.н.с., канд. ф.-м. наук

 

внутрішній тел.: 5-96;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
Krasnovid    

Красновид Сергій Володимирович
М.н.с.

внутрішній тел.: 2-19;

ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
 Golovina    

Головіна Ірина Сергіївна

Пров.н.с.

внутрішній тел.: 2-80;
ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
     

 
Kapush    

Капуш Ольга Анатоліївна

С.н.с, канд. хім. наук

тел. 044 525 63 91
вн. 4-31

E-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
karnouhov    

Карнаухов Анатолій В'ячеславович

Аспірант, Пр.інж. 

вн. тел.: 4-29;

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 
 Aleksandrov.jpg    

Александров Максим Андрійович

н.с

 
     

 
 Danylenko    

Даниленко Ігор Миколайович

аспірант, м.н.с.

E-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

     

 

 3 MD    

Мазяр Денис Миколайович

аспірант, пр.інж.

 

 

 

 

Досягнення

Наукові здобутки відділу за останні роки

1 ukr

2 ukr

3 ukr

4 ukr

5 ukr
Властивості самоіндукованих наноострівців, одержаних методом МПЕ
Гігантська інтердифузія в наноструктурах

 

Achievements 1

    Методами раманівського розсіювання світла та локальної (нано) Оже-спектроскопії наноострівців Ge на Si та CdSe на ZnSe, доповненими AFM та рентгенодифракційними дослідженнями, встановлено, що процес самоіндукованого формування наноострівців при молекулярно-променевій епітаксії тільки в першому наближені описується механізмом Странського-Крастанова, який пояснює 2D-3D перехід росту осаджуваного епітаксійного шару. В дійсності механізм росту ускладнюється аномально інтенсивною поверхневою інтердифузією компонентів, підсиленою дією неоднорідних напружень. У результаті наноострівці мають неоднорідний змішаний компонентний склад, що залежить від температури епітаксії і морфологічних характеристик наноострівця (форма і розмір)(спільно з відділами  №11 та №19).
 Achievements_2.png

 

Achievements_3.png

x – усереднений компонентний склад

ε – усереднене напруження


 

Одержаний латеральний Оже профіль Ge/Si – наноострівця з рівнів 8, 17 і 27 нм від його вершини підтвердив інтенсивну дифузію Si з підкладки, що призводить до змішаного Ge1-xSix компонентного складу наноострівця.

 

Для наведеного на рисунку куполоподібного острівця, одержаного епітаксією Ge на Si0,9Ge0,1 буферний шар, домінуючою компонентою внаслідок інтердифузії є кремній.

Achievements_5.png

 

КРС на згортках дисперсійних гілок акустичних фононів в надгратках з SiGe наноострівцями


 

Achievements_6.png  Achievements 7

Achievements_8.png

 

 
Встановлено, що при інтерпретації раманівських спектрів на згортках гілок акустичних фононів у надгратках з наноострівцями, необхідно враховувати реальну структуру острівців. Показано, що використання раманівської спектроскопії дозволяє аналізувати наявність вертикального впорядкування острівців у надгратках та оцінювати їх період.

 

Колоїдні напівпровідникові нанокристали


Дослідження оптичних властивостей і коливних збуджень колоїдних нанокристалів (НК) CdSe , CdS , CdTe , ZnO , CuInS 2 виконуються у співпраці з ІХФ ім. Л.В. Пасаржевського НАН України та колегами з Технічного Університету м. Хемніц (Німеччина), університету м. Ольденбург (Німеччина) та лабораторією фізики матеріалів CNRS м. Париж (Франція).

Досліджено залежність спектрів фотолюмінесценції НК від умову їх синтезу (температура, хімічний склад реагентів, постсинтезна хімічна обробка), від структури і морфології НК (середній розмір, тип ліганду, наявність і товщина оболонки з іншого напівпровідника або пасиватора). Встановлено ряд загальних фізичних закономірностей для НК:

  • Оболонка з більш широкозонного напівпровідника (наприклад, оболонка ZnS на ядрі CdSe ) підвищує квантовий вихід фотолюмінесценції (ФЛ) завдяки пасивації центрів безвипромінювальної рекомбінації, а також обумовлює «червоний» зсув спектру, за рахунок ослаблення просторового обмеження носіїв заряду;
  • Розмірна залежність енергії фононів НК А 2В 6 проявляється в діапазоні розмірів менше 5 нм;
  • Виявлені додаткові спектральні особливості, характерні для НК розміром менше 3-4 нм, що пов’язані з вкладом густини фононних станів поверхневих атомів НК;
  • Продемонстровано селективний характер процесу резонансного раманівського розсіювання для ансамблю НК з суттєвою (>10%) дисперсією розмірів, що пояснює суттєві розбіжності в попередніх літературних даних.
  • Резонансна раманівська спектроскопія дозволяє селективно збуджувати фонони в різних напівпровідникових матеріал, що формують наногетероструктуру, за допомогою різних довжин хвиль збуджуючого випромінювання.
  • Для НК зі структурою ядро/оболонка виявлено ефект компонентного перемішування (інтердифузії) на інтерфейсі ядро/оболонка. Наявність інтердифузії навіть при достатньо низьких температурах синтезу НК (100-200С) пов’язується з неоднорідними і значними за величиною механічними напруженнями на інтерфейсі, зумовленими відмінністю сталих кристалічної гратки ядра та оболонки (11% у випадку CdSe / ZnS ).

 

Achievements 9

Типові спектри резонансного раманівського розсіювання НК CdSe та CdSe/ZnS (зліва). Схематичне зображення НК CdSe/ZnS типу ядро/оболонка з інтердифузією на інтерфейсі (справа).

 

Оптичні та коливні спектри наночастинок А2В6 надмалих розмірів

спільно з Інститутом фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевського НАН України

 

Досліджено фононний спектр напівпровідникових НК ультра малих розмірів – менше 2 нм, так званих магічних кристалів, що інтенсивно випромінюють квазі-біле світло. У спектрі проявляється якісні відмінності порівняно з НК більших розмірів – значне уширення та низькочастотний зсув. Ці ефекти пов’язані як з фононним конфайментом, так і з суттєвою реконструкцією кристалічної гратки НК, зумовленою значною кількістю поверхневих атомів (біля 50 % для НК розміром 1,8 нм).

Achievements_10.png

 

Оптичні дослідження спін-залежних процесів у квантових структурах на основі напівмагнітних напівпровідників


Виявлено наявність двох каскадів релаксації гарячих екситонів по енергії (імпульсу) у магнітному полі в межах кожної іх двох спін-розщеплених hh-екситонних підзон в квантових структурах на основі напівмагнітних А2В6 напівпровідників, тобто експериментально продемонстровано, що процес переходу екситонів із верхньої підзони в нижню з поворотом спіну є менш імовірним, ніж релаксація з випромінюванням LO-фонона.

Виявлено сильний вплив спінового розщеплення на спінову релаксацію hh-екситонів в надгратці ZnMnSe/CdSe . При величинах розщеплення, які перевищують значення енергії LO фонону, спінова релаксація істотно зростає.

Реалізовані два модельні прилади спінтроніки, що дозволяють або створювати поляризований спіновий стан (спіновий поляризатор) або перемикати поляризацію спінів (спіновий перемикач).

 

Achievements_11.png Achievements_12.png Achievements 13

Схема релаксації гарячих екситонів по енергії (імпульсу) у магнітному полі в межах кожної із двох спін-розщеплених hh -екситонних підзон в напівмагнітних квантових структурах.

Спіновий поляризатор. Поляризація (спін) екситона в квантовій ямі незалежна від енергії кванта збудження. 

Спіновий перемикач. При зміні енергії кванта збудження поляризація (спін) екситона в квантовій ямі змінюється на протилежну.

 

Оптика і радіоспектроскопія вуглецевовмісних матеріалів

 Графенові моношари у вуглецевому композитіМетодами раманівської спектроскопії і скануючої електронної мікроскопії досліджено вуглецевий композит, одержаний розробленою в Інституті (відділ №7) високопродуктивною технологією високотемпературної сублімації полікристалічного SiC . Встановлено високий вміст в композиті графенових пелюсток ( flakes ) розміром до десятків мікрон, значна частина яких являє собою високоякісні бездефектні « free - standing » моно шари графену.

 

Achievements_14.png Achievements 15

Електронне зображення поверхні композиту з областями дрібнодисперсного вуглецю (1) та графеновими пелюстками (2)

Раманівські спектри композиту:

1 – типовий спектр дрібнодисперсної області;

2 – спектр від периферичної області графенових пелюсток;

3-4 – спектри від центральної області моношарових пелюсток.

 

Оптичний аналіз біоморфного SiC

Виконано оптичні і електронно-мікроскопічні дослідження поруватої кераміки, синтезованої в Інституті (відділ №7) шляхом піролізу деревини в інертній атмосфері з наступним високотемпературним просочуванням одержаного вуглецевого каркасу рідким кремнієм. Встановлено, що компонентний склад синтезованої кераміки залежить від співвідношення мас вихідних компонентів (С та Si). Показано, що при Тc≈1500 оС формується 3С-політип SiC. Збільшення температури синтезу до 1800 оС приводить до формування політипу 6H-SiC.

 

Achievements_16.png Achievements_17.png Achievements_18.png

 

Природні вуглецеві наноструктуровані матеріали

 

На основі комплексного дослідження (СЕМ, КРС, ЕПР, ЕДРС, теоретичні розрахунки) природного наноструктурованого матеріалу - вугілля Донецького басейну - встановлено фундаментальну кореляцію між ступенем метаморфізму і енергоємністю вугілля та його складом, локальною структурою і парамагнітними властивостями, що сформувались на геологічних відрізках часу.

 

Achievements_19.png Achievements_20.png
Співвідношення інтенсивностей ліній раманівського спектру (а) та концентрація парамагнітних дефектів Ns (b) у вугіллі в залежності від вмісту летких речовин Vdaf.

 

Для дослідження причин вибухової загрози у вугільних пластах експериментально та теоретично вивчено процеси газової дифузії у вугіллі. Встановлено кореляцію ширини лінії ЕПР вуглецевих електронних станів зі швидкістю процесів адсорбції/десорбції водню, кисню та метану. Із співставлення рішень дифузійних рівнянь з експериментом встановлено, що дифузія є молекулярною та протікає скрізь відкриті пори вугілля. Знайдена величина дифузійних коефіцієнтів водню та кисню. Визначене, що головним фактором уширення сигналу ЕПР є адсорбція кисню, а головним фактором звуження - заміщення кисню воднем або метаном.

Встановлено наявність підвищеної концентрації заліза у зразках вугілля з вибухонебезпечних пластів, що може виявитися одним з ключових факторів, який сприяє виникненню раптових газодинамічних явищ.

 

Дефекти у монокристалічному карбіді кремнію

 

Перспективність нових розробок та використання політипів карбіду кремнію у силовій, високотемпературній та радіаційно-стійкий електроніці ставить вимоги до детального розуміння механізмів утворення, природи та температурної стабільності дефектів кристалічної ґратки, які виникають при вирощуванні та опроміненні кристалів. Відповідні дослідження проводяться у відділі радіоспектроскопічними та оптичними методами впродовж ряду років. Виявлено ряд раніше невідомих дефектів, що виникають при електронному та нейтронному опроміненні SiC . Визначено їхні радіоспектроскопічні характеристики та запропоновано структурні моделі центрів різної симетрії, які включають вакансії, атоми у міжвузлях та дефекти перестановки (антисайти) атомів вуглецю.

 

 Achievements_30.png Спектри ЕПР опромінених нейтронами кристалів 3C-SiC до та після відпалів, що ілюструють появу нових дефектів: Т1 - вакансія [VSi]-, Ку6 дефект [VCCSi]-, Т6 дефект [VCCi]0, Ку8 нейтральне розщеплене у напрямку <100> вуглецеве міжвузля.
Виявлено вплив трансформації дефектної системи опромінених нейтронами кристалів 3C-SiC після високотемпературних відпалів (600 OC .. 1000 OC) на їхні люмінесцентні властивості.
 Achievements_31.png Типові спектри ФЛ опромінених нейтронами об’ємних зразків 3C-SiC до та після відпалів, T=80 K, λexc.=514.5 нм. Вузькі дублети в області 2.3 еВ відповідають лініям КР.

 

Радіоспектроскопія радіаційних ефектів у гідроксилапатітах (ГАП), ЕПР дозиметрія і датування

 

Біологічний ГАП є неорганічною основою твердих тканин вищих живих організмів, що використовується в ЕПР дозиметрії та ЕПР датуванні. Синтетичний ГАП – актуальний матеріал медичного призначення.

Методами ЕПР встановлено , що домінуючими парамагнітними дефектами в карбонат-місткому ГАП, що виникають при його опроміненні γ-променями або УФ світлом, є два типи парамагнітних центрів – аксіальні та орторомбічні комплекси СО2-. Запропоновано їх моделі та визначено радіоспектроскопічні параметри. Встановлено, що співвідношення аксіальних та орторомбічних центрів є характеристичною величиною для кожного типу опромінення і типу матеріалу.

Кількість γ-індукованих центрів СО2- в біологічному ГАП в широкому діапазоні доз опромінення демонструє лінійну залежність і використовується в ЕПР дозиметрії та ЕПР датуванні.

Achievements_23.png Achievements_24.png

Спектри ЕПР: (а) зміна форми спектру при термічних відпалах, (б) детальне порівняння спектрів ЕПР вихідного (1) та відпаленого при 360оС (2) ГАП.

Зміна кількості радикалів СО2- опроміненого ГАП при відпалах. За одиницю прийнята загальна кількість ПЦ у вихідному зразку.

 

Томографія на основі подвійного електронно-ядерного резонансу (ПЕЯР)

 

ПЕЯР томографія є новим методом одержання інформації про внутрішню мікроструктуру твердих тіл. Суть методу полягає в одержанні просторового розподілу комплексів, що складаються з парамагнітного центру (ПЦ) - дефекту кристалічної гратки і пов’язаних з ним атомів оточення за допомогою реєстрації ПЕЯР в неоднорідному магнітному полі. Метод ПЕЯР томографії запропоновано в групі радіоспектроскопії. Розвинута його теорія, вперше в світі проведена практична реалізація на модельних кристалах фториду літію з використанням створеного в Інституті обладнання.

 

Achievements_25.png Achievements_26.png

Модельні зразки кристалу LiF: (а) неперервний розподіл парамагнітних комплексів, (б) з «діркою» в середині зразку. В якості парамагнітних комплексів виступали F-центри (електрон, захоплений вакансією фтору) з атомами фтору, ядра яких мають магнітний момент.

ПЕЯР томограми модельних зразків кристалу фториду літію: з неперервним розподілом парамагнітних комплексів (а), з «діркою» в середині зразку (б).

 

Розвиток методики плазмонно-підсиленої діагностики ( SERS )

 

Запропоновано і реалізовані підкладки відтворюваної для стабільної плазмонно-підсиленої раманівської діагностики молекулярних, біологічних і напівпровідникових наносистем (спільно з від.10). Вони використовують розроблену в Інституті технологію гелографічних граток на………

Підкладки являють собою гратки, створені з використанням аргонового лазера у двох взаємно перпендикулярних напрямках з наступним покриттям їх тонким золотим шаром. Ефект значного підсилення раманівського сигналу зафіксований як для традиційних розбавлених розчинів молекул барвників, так і для осаджених з розчину колоїдних наночастинок напівпровідникових халькогенідів кадмію.

 

Achievements_27.png

 

 

Четверні напівпровідникові матеріали для сонячних фотоелементів нового покоління

 

Масштабність розвитку у світі фотоелектричного перетворення сонячної енергії і, як наслідок, величезна загальна площа панелей сонячних фотоелементів на основі кремнію ставить проблему переходу до тонкоплівкових фотоелементів на основі прямозонних напівпровідників, які на відміну від кремнію можуть забезпечити повне поглинання сонячного випромінення при субмікронних товщинах. Із економічних і екологічних міркувань одними із найбільш перспективних вважають четверні напівпровідникові аналоги класичних фото напівпровідників АIIВVI із формулою А2IBIICIVD4VI (так звані кестеріти і станіти), де А=Сu , В=Zn , С=Sn, Ge, Si, D=S, Se). За короткий час в декілька років ефективність зразків сонячних фотоелементів на основі Cu2ZnSn(S, Se)4 перевищила 10%. Але одночасно появилися і серйозні проблеми, пов’язані із фізикою і технологією таких багатокомпонентних кристалічних матеріалів. Головні з них – існування декількох близьких структурних фаз, можливість значного варіювання хімічного компонентного складу, можлива величезна (до багатьох процентів) концентрація власних дефектів у катіонній підгратці. Традиційні рентгеноструктурні методи дослідження і контролю цих проблем ускладнюються близькістю характеристик катіонів Cu і Zn.

В рамках міжнародного наукового проекту нами показана висока інформативність комбінаційного розсіяння світла у діагностиці вказаних проблем і виборі оптимальних шляхів синтезу вказаних четверних матеріалів. Встановлена критична роль співвідношення атомів Cu і Zn у структурах кестеріту або станіту для Cu2ZnSnS4.

 

Achievements_28.png Achievements_29.png

Мікроскопічне зображення поверхні монокристалу Cu2ZnSnS4: темне включення – область збагачена Cu , світла область збагачена Zn

Раманівські спектри Cu2ZnSnS4: синя крива – область збагачена Сu (структура кестеріту), червона крива – область збагачена Zn (дефектний кестеріт із симетрією станіту).

 

 

Kiti 1ua

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kiti 2ua

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bra ua

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Shanina ua

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурні та оптичні властивості порошків ZnS:Mn, синтезованих із різним співвідношенням Zn/Sу шихті

Марганець є важливою домішкою для сульфіду цинку, який створює яскраве помаранчеве світіння при фото- та електрозбудженні. Досліджено структурні та оптичні властивості ZnS:Mn, який було отримано методом високотемпературного саморозповсюджуючого синтезу (ВСС) із різним співвідношенням Zn/S у шихті: ZnS:Mn – стехіометричне співвідношення, ZnS(S):Mn – із надлишком сірки та ZnS(Zn):Mn – із надлишком цинку.

Igor 0

 

  Igor 0 1  Igor 0 2

ПЕМ зображення порошків ZnS(S):Mn , ZnS:Mn та ZnS(Zn):Mn.

 

Igor 1a

Igor 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормовані спектри ЕПР та фотолюмінесценції порошків ZnS(S):Mn, ZnS:Mn та ZnS(Zn):Mn.

Виявлено, що для синтезованих методом ВСС порошків ZnS:Mn співвідношення Zn/S у шихті впливає на розмір кристалітів ZnS, відношення концентрацій політипів 2Н і 3С та люмінесцентні властивості. Найбільш однорідний розподіл кристалітів по розміру спостерігався при стехіометричному співвідношенні Zn/S, у той час як надлишок сірки приводить до появи великої кількості кристалітів малого розміру. Кристаліти всіх досліджених порошків мали гексагональну 2Н структуру з малими включеннями 3С-ZnS, кількість яких зростала зі збільшенням сірки у шихті. Максимальна кількість домішки MnZn2+ спостерігалася для порошку ZnS:Mn.

 

Тонкі плівки BaTiO3,отримані методом атомного пошарового осадження: підхід надґратки

 

Вирощування тонких плівок BaTiO3 було використано як приклад для демонстрації того, що підхід, який розділяє процес осадження на два великі підцикли Ba–O і Ti–O, приводить до зростання тонких плівок надґратки, що забезпечує чудову однорідність та контроль складу. Реакція у твердому стані між шарами бінарних оксидів із утворенням потрійної сполуки BaTiO3 при відпалі досліджувалася із застосуванням рентгенівської дифракції insitu, просвічувальної електронної мікроскопії та спектроскопії комбінованого розсіювання світла.

 

Golovina 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Показано, що частково кристалічні шари Ba(OH)2 та аморфні шари TiO2 реагують з утворенням полікристалічного BaTiO3 та виділенням H2O вище 500°C. Ця твердотільна реакція супроводжується різким зменшенням товщини плівки. Виявлено наявність у відпалених плівках гексагонального BaTiO3 окрім перовскітної фази. Зміна електричних властивостей від характерних спочатку для високоізоляційної діелектричної напіаморфної надґратки до полікристалічної, поліморфної тонкої плівки BaTiO3 з діелектричною проникністю 117 та діелектричними втратами 0,001 при 1 МГц після відпалу на повітрі при 600°C разом із зниженням сегнетоелектричних властивостей при кімнатній температурі є дуже привабливим для пристроїв, що регулюються напругою.

 

M. Falmbigl, I.S. Golovina, A.V. Plokhikh et al. BaTiO3 Thin Films from Atomic Layer Deposition: A Superlattice Approach. Journal of Physical Chemistry 121, 16911–16920 (2017).

Вплив умов відпалу на електричні властивості полікристалічних плівок BiFeO3 вирощених методом AПО

Для аналізу впливу умов відпалу на транспорт носіїв, струм витоку та діелектричні властивості вирощених методом атомного пошарового осадження (АПО) аморфних тонких плівок Bi–Fe–O після їх кристалізації у BiFeO3, їх властивості після кожного процесу відпалу визначалися дифракцією рентгенівських променів (XRD), просвічувальною електронною мікроскопією (TEM), атомно-силовою мікроскопією (AFM), енергетично-дисперсійною спектроскопією (EDS), методом зворотного розсіюванням Резерфорда (RBS) та рентгенівською фотоелектронною спектроскопією (XPS).

Golovina 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виявлено, що після відносно короткого відпалу обмежений інтерфейсом механізм емісії Шотткі домінує у збагачених Fe плівках товщиною 70 нм, тоді як у стехіометричних плівках товщиною 215 нм, незалежною від відпалу, домінує механізм провідності, яка обмежена просторовим зарядом. Аналіз змін діелектричних властивостей, з одного боку, та складу плівки, мікроструктури та морфології, з іншого боку, виявляє ключову роль границь зерен для провідності полікристалічних тонких плівок BiFeO3, вирощених методом AПО. Тривалий відпал у кисні приводить до зменшення струму витоку на 2-3 порядки, що супроводжується зменшенням діелектричних втрат, підкреслюючи важливість оптимізації умов відпалу для будь-якого застосування тонких плівок BiFeO3.

І.S. Golovina, M. Falmbigl, A.V. Plokhikh et al. Effect of annealing conditions on the electrical properties of ALD-grown polycrystalline BiFeO3 films. Journal of Materials Chemistry C6, 5462-5472 (2018).

 

 

5-томне видання «Занимательна оптика» 

 

Achievements 32
 

 

 

Розробки

 

dev01 dev02
(a) (b)

У відділі розроблені апаратно-програмні комплекси багатоканальної та одноканальної систем реєстрації слабких оптичних сигналів на основі ФЕП (a) та ПЗЗ-матриці (b).

 

 
dev03

 

Пристрій для спектральної фільтрації випромінювання лазерних і колімованих світлодіодних джерел світла.

 

 
dev04

 

Модулятор НВЧ на швидкодіючих p-i-n діодах, вмонтований у НВЧ тракт імпульсного спектрометра – релаксометра (блок на передньому плані)

 

 
dev05

 

Мікроскопічна приставка для збудження раманівських спектрів, фотолюмінесценції та реєстрації рельєфу поверхні зразків в звичайному та поляризованому світлі

dev06

 

Кріостат для вимірювання раманівських спектрів при кріогенних температурах узгоджений з  мікрораманівським спектрометром.

 

Kiti 3ua

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розробка полімерних композитів нового покоління

Ароматичні поліаміди типу Фенілон С-2 (ФС-2) відносяться до класу “суперпластиків” і є основою для створення термостійких і високоміцних матеріалів широкого призначення. Метою створення новітніх композитів ФС-2 з наноструктурованими наповнювачами було значне покращення актуальних характеристик цих матеріалів.Магніторезонансні дослідження допомагають визначати властивості електронних станів полімерних матриць і наповнювачів, механізми їх взаємодії та вплив на актуальні трибологічніхарактеристики.Вони дозволяють також давати експертну оцінку можливості застосування конструкцій з композитів у якості елементів електромагнітного екранування.

Fig 1ua

Fig 2ua

 

 

 

 

 

 

 

Робота проводилась у співпраці з лабораторією полімерних композитів ДТУ МОН України (м. Кам’янське). Розроблено та впроваджено у практику полімерні композитина основі ароматичного поліаміду фенілону, які поєднують відносно низьку собівартість з найкращими на сьогодні фізико-механічними характеристиками. Розроблено нові технологічні схеми для виготовлення нанокомпозитів із заданими теплофізичними, механічними та магнітними властивостями. Створено гібридні композити другого та третього покоління, що значно перевершують відомі вітчизняні та зарубіжні аналоги. Результати розробок узагальнені в монографії: Буря О. І., Єрьоміна К. А., Лисенко О. Б., Кончиць A. A., Морозов О. Ф. «Полімерні композити на основі термопластичних в'яжучих», Дніпро, 2019 р.

 

Розроблені композити знайшли широке практичне застосування в багатьох галузях техніки, включаючи оборонну промисловість. Результати роботи далі багатомільйонній економічний ефект, з яких більше трьох мільйонів отримано за безпосередньої участі Кончиця А.А.

 

 

Обладнання

Оптика

 

 

DFS52 DFS24

 

Мікрораманівська установка на базі спектрометра ДФС-52

 

Раманівська установка на базі спектрометра ДФС-24

 

MDR12 MDR23a

 

Установка по вимірюванню люмінесценції в спектральному діапазоні від 200 нм до 4.0 мкм на базі спектрометра МДР-12

 

Установка по вимірюванню спектрів пропускання та відбивання в спектральному діапазоні від 200 нм  до 2.0 мкм на базі спектрометра МДР-23

 

MDR23b

 

Установка по вимірюванню люмінесценції в спектральному діапазоні від 200 нм до 2.0 мкм на базі спектрометра МДР-23

 

RF-1501

 

Спектрофлуориметр "Shimadzu RF-1501", спектральний діапазон 220 - 900 нм.

 

СФ-20

 

Двопроменевий спектрофотометр СФ-20, спектральний діапазон 200 - 2500 нм.

 

ODMR Radiopan1

ОДМР спектрометр на базі установки «RadiopanSE/X-2243»

ЕПР спектрометр «RadiopanSE/X-2244» 3-см діапазону

 

 

Radiopan2

 ENDOR

ЕПР спектрометр «RadiopanSE/X-2547» 3-см діапазону

Спектрометр ПЭЯР «ЭЯ-1301»

 

 

Проекти

  • «International cooperative programme for photovoltaic kesterite based technologies» (Marie Curie Actions - International Research Staff Exchange Scheme) 2010-2014 спільно з Fundacio Privada Institut de Recerca de L'energia de Catalunya в Barcelona, Universidad Autonoma de Madrid, Freie Universitet Berlin, Institute of Applied Physics of Academy of Sciences of Moldova, Belarussky Gosudarstvenniy Universitet Informatiki I Radioelektroniki.
  • «Carbon nanotubes technologies in pulsed fibre lasers for telecom and sensing applications»
  • (Marie Curie Actions - International Research Staff Exchange Scheme) 2011-2015.
  • Спільно з Aston University (Англія), Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften E.V. (Німеччина), TTY-Saatio (Фінляндія).
  • «Плазмонні суперструктури і поверхневе підсилення оптичного відгуку біомолекул та напівпровідникових квантових точок» 2011-2014. Спільно з Білкент університетом в Анкарі, Туреччина.
  • Спільний укр.-білор. проект № Ф54.1/005 «Взаємозв'язок оптичних, діелектричних структурних і компонентних характеристик четверних сполук халькогенідів міді та елементів II і IV груп як матеріалів нового покоління фотоперетворювачів сонячної енергії», в рамкам конкурсу ДФФД-БФФД 2013-2014 рр.
  • Спільний укр.-білор. проект № Ф54.1/013 «Напівпровідникові нанокристали (квантові точки) як перспективні раманівські мітки для біомедичних застосувань», в рамкам конкурсу ДФФД-БФФД 2013-2014 рр.
  • «Resonance- and plasmon-enhanced optical spectroscopy of semiconductor and coupled semiconductor-metal nanoparticles». 2010-2013. Спільно з університетом в Кемніці, Німеччина.
  • «Теоретичне та експериментальне дослідження ангармонізму та температурних ефектів в напівпровідникових наноструктурах»; 2011-2013. Спільно з Інститутом низьких температур та структурних досліджень, Вроцлав, Польша.
  • «Електронна структура кремнієвих квантових точок в германії». 2012-2013. Спільно з Інститутом фізики напівпровідників СВ РАН (Новосибірськ, Росія).
  • «Розроблення методу надчутливої поверхнево-плазмонно-підсиленої діагностики молекулярних, біологічних і колоїдних наносистем для потреб каталізу, медицини, фармакології та захисту навколишнього середовища» (тема № 3.5.3.4/6-ДП) 2010-2013.
  • «Випромінювання та розсіяння фотонів напівпровідниковими квантовими точками в середовищах з різною топологією (плівки, фотонні кристали, плазмонні наноструктури)» Спільно з ІФ НАН Білорусі, Мінськ.
  • «Встановлення сукупності спектроскопічних характеристик вугілля, притаманних викидонебезпечним типам вугільних пластів» - «Метан». 2010-2012.
  • «Ефекти підсилення комбінаційного розсіювання й випромінювання світла в напівпровідникових наноструктурах». 2011-2012. Спільно з Інститутом фізики напівпровідників СВ РАН (Новосибірськ, Росія).
  • «Розроблення і створення комплексу неруйнівної діагностики хімічного складу та однорідності матеріалів і елементної бази сенсорних систем» (тема № 2.1.4/6) 2008-2012.
  • «Novel photonic materials based on nitrogen containing III-V ternary and quaternary alloys» (VISBY program projects in higher education and research 2010-2011). Спільно з університетом м. Лінчепінг (Швеція); факультет фізики, хімії та біології; відділ функціональних матеріалів електроніки).
  • «Фізичні механізми впливу деформаційних полів на самоорганізоване формування напівпровідникових наноструктур і варіювання цих полів для керування характеристиками наноструктур». (тема М/208) 2007-2008.
  • «Розробка принципів створення нанокристалічних матеріалів і вивчення спінових явищ в напівпровідникових наноструктурах для нового покоління пристроїв оптонаноелектроніки та спінтроніки» (тема № 33) 2007-2008.
  • «Нанозондові та оптичні дослідження впливу структурованих металічних шарів на випромінювання та розсіяння світла в напівпровідникових структурах» договір з МОН України Ф14.1/013. 2007-2008.
  • «Просторове впорядкування самоорганізованих напівпровідникових нанооб’єктів, сформованих на кремнієвих підкладках» (тема 35/23) 2008.
  • INTAS Project No. 00-761: «Novel carbon-based composite nanomaterials chemically produced from carbides». 2001-2004.
  • INTAS project No. 01-0444: Growth and optical investigation of self-assembled Ge/Si based nanostructures. 2002-2003
  • STCU No. 1830: «Розробка нової технології осадження та модифікації шарів на основі вуглецю для перспективних енергонакопичуючих приладів». 2001-2003.
  • INTAS Project No. 97-2141: «Investigation of ion implantation in silicon carbide for the fabrication of the advanced high power devices». 1998-2001.
  • INTAS Project No. 97-30834:  «Realisation of large-area High-voltage Power Devicesbased on Sublimation – Grown Silicon Carbide». 1999-2000.

Публікації

2021

Історія відділу

історія відділу...

Valah    

Валах Михайло Якович
Головний науковий співробітник

д.ф.-м. наук, професор,

Чл.-кор. НАН України

Тел.: +380 (44) 525-85-50

Внутрішній тел.: 2-22
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Bratus     Братусь Віктор Якович
Пров. н.с., д. ф.-м. наук
Тел.: +380 (44) 525-85-60;
Внутрішній тел.: 7-49;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Vorona    

Ворона Ігор Петрович
Пров. н.с., д. ф.-м. наук

внутрішній тел.: 4-64; 5-96;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Konchith    

Кончиць Андрій Андрійович
Пров.н.с., д. ф.-м. наук

внутрішній тел.: 2-19;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Ishchenko    

Іщенко Станіслав Степанович
Консультант, д. ф.-м. наук, професор

внутрішній тел.: 3-75;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Rudko    

Рудько Галина Юріївна
Пров.н.с., д. ф.-м. наук

Тел.: +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 4-91;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Shanina    

Шаніна Белла Дмитрівна
Пров.н.с., д.ф.-м.наук, професор

внутрішній тел.: 3-19;

ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Yaremko    

Яремко Анатолій Михайлович
Пров. н.с., д. ф.-м. наук

Тел. +380 (44) 525-64-72;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Djagan    

Джаган Володимир Миколайович
Ст.н.с., канд. ф.-м.наук

Тел.: +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 4-29;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Yefanov          

Єфанов Володимир Семенович
 Ст.н.с., канд. ф.-м. наук

внутрішній тел.: 2-19;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Okulov              

Окулов Сергій Михайлович
 Ст.н.с., канд. ф.-м.наук

внутрішній тел.: 4-64;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Nosenko            

Носенко Валентина Володимирівна
 Н.с., канд. ф.-м. наук

внутрішній тел.: 5-96;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 Gule    

Гулє Євген Глібович
 Н.c.

тел. +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 7-15;

ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Babichuk    

Бабічук  Іван Степанович
М.н.с., канд. ф.-м. наук

+380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 4-29;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Ponomarjov    

Пономарьов Семен Семенович
М.н.с.

внутрішній тел.: 2-19;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 Chorna    

Чорна Лариса Борисівна
Провідний інженер;

Тел. +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел. 4-29;
Greshchuk    

Грещук Олександр Михайлович
М.н.с.

Тел.: +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 4-29;

ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Krasnovid    

Красновид Сергій Володимирович
М.н.с.

внутрішній тел.: 2-19;

ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 
Romanuk    

Романюк Юрій Анатолієвич
М.н.с., канд. ф.-м. наук

внутрішній тел.: 5-95;

ел-пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Gavriluk    

Гаврилюк Євгеній Олегович
Н.с.

Тел.: +380 (44) 525-83-03;

внутрішній тел.: 4-29;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Golovina    

Головіна Ірина Сергіївна
Пров.н.с.

внутрішній тел.: 2-80;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

lemishko    

Лемішко Сергій Володимирович
М.н.с.

внутрішній тел.: 2-80;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Isaieva    

Ісаєва Оксана Федорівна
Аспірантка

Тел.: +380 (44) 525-83-03;

вн. тел.: 4-91;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 
 Mazur    

Мазур Назар Володимирович
Аспірант

Тел.: +380 (44) 525-83-03;

вн. тел.: 4-29;
ел-пошта:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.