Звіт про науково-дослідну роботу: „ Особливості електронної будови і фізико-хімічних властивостей нанорозмірних та кристалічних нітридних, силіцидних, оксидних, халькогенідних і галогенідних фаз – перспективних матеріалів нелінійної оптики та мікроелектроніки”

Звіт про науково-дослідну роботу: „ Особливості електронної будови і фізико-хімічних властивостей нанорозмірних та кристалічних нітридних, силіцидних, оксидних, халькогенідних і галогенідних фаз – перспективних матеріалів нелінійної оптики та мікроелектроніки”

Репозиторій DSpace/Manakin

Вхід

Домашня сторінка
→
5. Науковий напрямок -консолідовані і дисперсні наноструктурні матеріали, нанокераміка та нанокомпозити
→
звіти
→
Переглянути статтю

Звіт про науково-дослідну роботу: „ Особливості електронної будови і фізико-хімічних властивостей нанорозмірних та кристалічних нітридних, силіцидних, оксидних, халькогенідних і галогенідних фаз – перспективних матеріалів нелінійної оптики та мікроелектроніки”

Керівник роботи: Хижун Олег Юліанович, д.ф.м.н., (Email: Khyzhun@ipms.kiev.ua)

URI: http://library.ipms.kiev.ua/handle/123/284

Дата: 2016

Анотація:

ОБ’ЄКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ – нанорозмірні матеріали, карбід, нітрид, оксид, халькогенід, галогенід. МЕТА РОБОТИ – дослідження особливостей електронної структури та міжатомної взаємодії низки нітридних, оксидних, силіцидних, халькогенідних і галогенідних фаз для вдосконалення фізико-хімічних основ їх синтезу. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ – рентгенівська емісійна спектроскопія, рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, першопринципні розрахунки. Експериментальними і теоретичними методами досліджена електронна структура і оптичні властивості низки нітридних, оксидних, силіцидних, халькогенідних і галогенідних фаз. Виконані в роботі “першопринципні” зонні DFT-розрахунки вказують на те, що TlPb2X5 i Tl3PbX5 (X = Cl, Br, I) сполуки - непрямозонні напівпровідники, основний внесок у валентну зону котрих (переважно у її верхню та центральну частини) здійснюють валентні Хр-стани, в той час як дно та нижня частина валентної зони формуються переважно за рахунок внесків Pb6s- і Tl6s-станів. Результати “першопринципних” DFT-розрахунків бромідів КPb2Br5 і RbPb2Br5 дозволяють стверджувати, що внесок у валентну зону електронних станів атомів калію і рубідію незначний у порівнянні з внеском Br4p- (верхня і центральна частини) та Pb6s- (дно зони) станів. Розширення С1s-спектрів в бік більших енергій зв’язку та зміщення низькоенергетичних контурів Si2p-та О1s-ліній в бік менших енергій є наслідком перенесення Ср-валентних електронів до атомів кремнію та кисню. КЛЮЧОВІ СЛОВА: НАНОРОЗМІРНІ МАТЕРІАЛИ, ЕЛЕКТРОННА СТРУКТУРА, ГАЛОГЕНІД, ХАЛЬКОГЕНІД, НІТРИД, ОКСИД.

Опис:

СКОРОЧЕНИЙ ЗМІСТ ВИСНОВКІВ РЕЦЕНЗЕНТІВ. Потрійні кристалічні матеріали розглядаються наразі дослідниками в якості найперспективніших низькоенергетичних фононних матеріалів для використання в компактних твердотільних лазерах, що випромінюють у середньому і довгохвильовому ІЧ–діапазоні, з великою перспективою їх застосування для зв’язку в умовах відкритого космосу, оптичного дистанційного зондування LIDAR, дистанційного зондування відбитків пальців та процесу перебігу біохімічних реакцій, для ІЧ–спектроскопії в медицині з метою діагностики хвороб людини, в надчутливих методиках виявлення наркотичних та вибухових речовин, тощо. Тому дослідження особливостей електронної будови та структурних характеристик кристалічних матеріалів є безумовно актуальним завданням. В роботі звіту автори, на основі «першопринципних» зонних DFT-розрахунків, встановили, що у галогенідних сполуках, основний внесок у валентну зону (переважно у її верхню та центральну частини) здійснюють валентні Хр-стани, в той час як дно та нижня частина валентної зони формуються переважно за рахунок внесків Pb6s- і Tl6s-станів. Автори виконали комплексні дослідження оптичних спектрів поглинання в об’єктах типу APb2X5 i Tl3PbX5, та виявили три області спектральної залежності коефіцієнта поглинання: експоненційну область в інтервалі 0–100 см–1 і області непрямих і прямих оптичних переходів вище цієї області. Дані оптичних спектрів поглинання показують лінійну залежність зміни ширини забороненої зони при зміні температури від 100 до 300 К. Збільшення ступеня іонної складової хімічного зв’язку Pb–X (X = Br, I) при переході від Tl3PbI5 до Tl3PbBr5 веде до зростання ширини забороненої зони від 2,39 еВ до 3,2 еВ. На основі «першопринципних» зонних розрахунків, а також рентгеноспектральних та рентгеноструктурних досліджень, було встановлено, що сполука Cu2ZnGeSe4 – кристалізується в тетрагональній структурі типу кестеріту (пр. гр. I ), а не типу станіту (пр. гр. I 2m), як вважалося раніше. Також показано, що сполука Cu2ZnGeSe4 є прямозонним напівпровідником з параметрами елементарної комірки a = 5.6112(1) Å і c = 11.0473(3) Å, а основний вклад у валентну зону здійснюють Cu3d-стани (в її центральній і верхній частинах), в той час як дно зони провідності формується за рахунок незаповнених Zn 3d-станів. На основі даних рентгенівської емісійної спектроскопії авторами показано, що зміни, які спостерігаються в тонкій структурі рентгенівських емісійних SiLα- та OKα-смуг при переході від чистих нанокремнеземів до механоактивованих порошкових вуглець-кремнеземних композицій, є наслідком утворення в них Si-C-O зв’язків. З рентгенівських фотоелектронних досліджень виявлено, що розширення С1s-спектрів в бік більших енергій зв’язку та зміщення низькоенергетичних контурів Si2p-та О1s-ліній в бік менших енергій є наслідком перенесення Ср-валентних електронів до атомів кремнію та кисню в результаті механоактиваційного нашарування вуглецю на наночастинки кремнезему. Заплановані завдання авторами роботи виконані повністю, робота є завершеним дослідженням, проведеним на високому методичному рівні, а наведені в звіті результати стануть у нагоді при прогнозуванні властивостей нових функціональних матеріалів. ПРОПОЗИЦІЇ ПРО ПОДАЛЬШЕ ВИКОРИСТАННЯРЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ. Результати роботи можуть бути використані для розробки рекомендацій щодо науково обґрунтованого керування властивостями кристалічних матеріалів та складних вуглець-кремнеземних порошкових композицій з прогнозування та поліпшенням їх характеристик.

Показати повний запис статті