Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Дисертаційні роботи України
Фізико-математичні науки
Фізика твердого тіла

Диссертационная работа:

Шелест Тетяна Миколаївна. Вплив вакансій селену на електрофізичні властивості квазінизьковимірних систем NbSe2 та NbSe3 : Дис... канд. наук: 01.04.07 - 2007.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальність теми. Квазінизьковимірні системи до яких, зокрема, належать халькогеніди перехідних металів є одним із надзвичайно перспективних та важливих з практичної точки зору матеріалів. Вони мають унікальні електрофізичні, магнітні, оптичні і механічні властивості. Однією із характерних властивостей низьковимірних металічних систем є електронно-структурний перехід типу метал – діелектрик з утворенням хвилі зарядової густини (ХЗГ). Утворення ХЗГ, що беруть участь у процесах провідності, приводить до незвичайних властивостей квазінизьковимірних матеріалів – нелінійної (неомічної) провідності, когерентним коливанням струму (вузькосмуговому шуму), ефектам метастабільності і пам’яті, та ін. Ці властивості з успіхом можуть бути використані у ряді нових областей техніки, таких, наприклад, як ХЗГ-електроніка, накопичувачі водню в мобільних пристроях перетворення енергії (паливних комірках) і т.д. Крім того, в останній час з’явилися повідомлення про одержання на основі халькогенідів перехідних металів низьковимірних кристалів у вигляді нанотрубок, що відкриває широкі перспективи їх застосування у наноелектроніці.

З теоретичної точки зору халькогеніди перехідних металів є придатними для вдалого використання в якості моделей для дослідження фізичних явищ притаманних системам зі зниженою кількістю вимірів. Так, наприклад, низьковимірні системи з точковими дефектами можуть бути модельними по відношенню до високотемпературних надпровідників (наприклад, YBa2Cu3O7-x), для ґратки яких характерна наявність низьковимірних структурних елементів (квазіодновимірні Cu-О ланцюжки, квазідвовимірні CuO2 площини), що містять значну кількість точкових дефектів (вакансій).

Встановлено, що на властивості низьковимірних систем суттєво впливають домішки, опромінювання високоенергетичними частинками, інтеркалювання. Вивченню цих питань присвячено значну кількість робіт. В той же час, питання пов’язані із утворенням і впливом власних точкових дефектів – вакансій на властивості низьковимірних систем до теперішнього часу залишаються відкритими.

Таким чином, дослідження впливу вакансій на електрофізичні властивості низьковимірних систем являє собою важливу і актуальну задачу сучасної фізики твердого тіла, а паралельне вивчення квазідвовимірних (NbSe2) і квазіодновимірних (NbSe3) систем з однаковим хімічним складом дає можливість проводити порівняльний аналіз одержаних результатів з метою виділення внеску у властивості, що обумовлені розмірністю просторового розподілу атомів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана на кафедрі загальної та експериментальної фізики Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» відповідно до планів науково-дослідних робіт за темами: М0613 «Дослідження структури і фізичних властивостей складних напівпровідникових матеріалів та можливостей їхнього практичного використання», затвердженої Державним комітетом з науки й техніки України (номер державної реєстрації 0100U001692, термін виконання 1999-2002 р.); М0617 «Дослідження термодинамічних, кінетичних та оптичних властивостей дефектних кристалічних і аморфних систем різної вимірності та структурної стійкості», затвердженої Державним комітетом з науки й техніки України (номер державної реєстрації 0103U001485, строк виконання 2003-2005 р); М0620 «Дослідження фазових перетворень та властивостей кристалічних і аморфних систем різної вимірності та структурної досконалості», затвердженої Державним комітетом з науки й техніки України (номер державної реєстрації 0106U001466, строк виконання 2006-2008 р).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є встановлення процесів утворення вакансій селену в квазінизьковимірних системах NbSe2 і NbSe3 та з’ясування впливу вакансій на електрофізичні властивості цих систем.

Для досягнення цієї мети необхідно було вирішити такі задачі:

  1. Провести експериментальне дослідження температурної залежності електроопору монокристалів NbSe2 і NbSe3 в інтервалі температур 300 - 550 К з метою виявлення можливих ефектів, обумовлених утворенням точкових дефектів, та визначення ефективної енергії їх утворення.

  2. Дослідити теплове розширення зразка NbSe2 в інтервалі 300 – 550 К та провести рентгенодифрактометричні дослідження структури NbSe2 після нагрівання до високих температур, з метою з’ясування природи дефектів та вивчення релаксації ґратки при утворенні дефектів.

  3. Дослідити поведінку температурно-часових залежностей електроопору зразків NbSe2 в інтервалі температур 350 – 500 К, з метою вивчення особливостей кінетики поведінки вакансій селену та їх характеристики.

  4. Провести експериментальне дослідження впливу вакансій селену, зафіксованих у результаті швидкого охолодження, на температурну залежність електроопору зразків NbSe2 і NbSe3 в інтервалі температур 78 – 300 К, з метою встановлення характеру і виду температурної залежності вакансійного внеску в електроопір.

  5. Провести теоретичний аналіз впливу вакансій селену на температурну залежність електроопору NbSe3.

Об’єктом досліджень є процеси дефектоутворення в квазінизьковимірних системах.

Предметом досліджень є процеси утворення вакансій селену в квазінизьковимірних системах NbSe2 та NbSe3 та їх вплив на електрофізичні властивості цих систем.

Методами дослідження є вимірювання температурних і температурно-часових залежностей електроопору зразків NbSe2 і NbSe3, відносного видовження зразка NbSe2, рентгенофлуорисцентний, рентгенодифрактометричний аналізи, теоретичний аналіз впливу вакансій на температурну залежність електроопору.

Наукова новизна одержаних результатів визначається нижчезазначеними положеннями, що мають пріоритетний характер.

        1. Вперше на температурних залежностях електроопору монокристалів NbSe2 і NbSe3, досліджених у різних середовищах при Т 400 К, виявлено значне відхилення від лінійності. На підставі експериментів з теплового розширення та даних рентгенофлуоресцентного аналізу зразка NbSe2 встановлено, що відхилення електроопору обумовлено утворенням вакансій селену.

        2. Вперше на підставі вимірювань температурно-часових залежностей електроопору NbSe2 встановлено залежність ефективної енергії утворення вакансій селену від часу витримки, тобто від концентрації вакансій селену, яка обумовлена перерозподілом носіїв заряду по мірі зростання концентрації вакансій і, як наслідок, послабленням зв’язків Nb-Se і посиленням зв’язків Nb-Nb.

        3. Вперше на підставі експериментальних даних з вимірювання температурних залежностей електроопору NbSe2 та NbSe3 з вакансіями селену в інтервалі 78 – 300 К виявлено аномально велике значення температурно-залежної частини вакансійного внеску в електроопір, що, вірогідно, є характерним для низьковимірних систем.

        4. Запропоновано пояснення аномально великого значення температурно-залежної частини вакансійного внеску в електроопір для NbSe3, яке ґрунтується на різному характері розсіювання електронів, які відносяться до різних структурних ланцюжків квазіодновимірного металу, на дефектах ґратки і на фононах.

        5. Вперше експериментально встановлено, що утворення вакансій селену в монокристалах NbSe3 приводить до слабкої зміни температури високотемпературного ХЗГ-переходу і не приводить до його пригнічення, що обумовлено переважним утворенням вакансій селену в ланцюжках, які не відповідають за утворення високотемпературного ХЗГ-переходу.

        Наукове і практичне значення одержаних результатів. Проведені комплексні дослідження впливу вакансій селену на електрофізичні характеристики монокристалів NbSe2 і NbSe3 сприяють більш глибокому розумінню фізичних процесів, які відбуваються в низьковимірних системах й пов’язані з особливостями їх зонної структури та електронними властивостями. Одержані результати можуть бути використані при створенні електронних приладів з хвилею зарядової густини, приладів, що експлуатують в умовах радіації, акумуляторів водню, а також при створенні таких елементів наноелектроніки, як нанотрубки.

        Особистий внесок здобувача. Публікації, які містять основні результати даної роботи, виконані у співавторстві. Науковим керівником запропоновано постановку мети та задач дисертаційної роботи. Участь дисертанта полягала в проведенні експериментальних досліджень температурних залежностей електроопору у широкому інтервалі температур, обробці одержаних результатів [1, 4-7, 9-14]; в проведенні експериментальних досліджень температурно-часових залежностей електроопору, обробці експериментальних результатів і встановленні енергетичних параметрів утворення вакансій [3, 8]. Дисертант приймала участь в експериментальних дослідженнях теплового розширення [3]; в роботах [2, 14], дисертант приймала участь в теоретичних розрахунках, трактовці одержаних результатів і співставленні їх з експериментальними даними; дисертантом запропонована модель утворення вакансій селену в низьковимірних системах NbSe2 та NbSe3 [3, 8]. В усіх роботах автор приймала участь у обговоренні результатів і формулюванні висновків.

        Таким чином, внесок дисертанта у виконану роботу є визначальним.

        Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися і обговорювалися на таких конференціях:

        Перша міська наук.-практ. конф. «Актуальні проблеми сучасної науки у дослідженнях молодих вчених м. Харкова» (Харків, Україна, грудень 19, 1997);

        IV Ukrainian-Polish Meeting «Phase transitions and ferroelectric physics» (Dnepropetrovsk, Ukraine, June 15-19, 1998);

        IX наук.-практ. конф. «Хімія, фізика і технологія халькогенідів та халькогалогенідів» (Ужгород, Україна, жовтень 7-10, 1998);

        18th Gen. Conf. of the Condensed Matter Division (Montreux, Switzerland, March 13-17, 2000);

        Micro-CAD-2002, Micro-CAD-2003, Micro-CAD-2004 (Харків, Україна, 2002, 2003, 2004);

        24th International Conf. on «Low Temperature Physics» (LT24), (Orlando, Florida, USA, August 10-17, 2005);

        7-а Міжнародна конф. «Фізичні явища в твердих тілах» (Харків, Україна, грудень 14-15, 2005).

        Міжнародна конф. «Физика конденсированного состояния вещества при низких температурах» (Харків, Україна, червень 20-22, 2006).

        Публікації. Результати за темою дисертації опубліковано в 14 роботах, із них 4 статті у фахових журналах і 10 у матеріалах і тезах наукових конференцій.

        Структура та об’єм дисертації. Дисертація складається із списку скорочень, вступу, чотирьох розділів, висновків та списку використаних джерел (141 джерело). Загальний об’єм дисертації 129 сторінок, в тому числі 37 рисунків.

Подобные работы
Бібик Віталій Володимирович
Формування фазового складу та електрофізичних властивостей плівкових систем Ni/Fe та Cr/Fe.Плівкове матеріалознавство,мікроелект- роніка та приладобудування.
Рево Сергій Лукич
Структура та властивості наношаруватих систем на основі перехідних металів і вуглецю
Чорноус Анатолій Миколайович
Розмірні ефекти в електрофізичних властивостях нанокристалічних плівкових систем в умовах взаємної дифузії та фазоутворення
Волнянський Дмитро Михайлович
Діелектричні властивості кристалів в системі Li2Ge4O9 - LiNaGe4O9
Шкурдода Юрій Олексійович
Структура, електропровідність та магніторезистивні властивості нанокристалічних плівкових систем на основі Co, FeNi, Cu та Ag
Даніленко Ігор Анатолійович
Вплив фізичних дій на фазові перетворення та властивості порошкових і консолідованих систем на базі діоксиду цирконію
Павлов Андрій Володимирович
Структура, фазовий склад та механічні властивості покриттів на основі системи титан-вуглець
Коцюба Анатолій Миколайович
Електрофізичні властивості вуглеграфітових матеріалів та інтеркальованих систем на їх основі в широкій області температур
Поварчук Василь Юрійович
Дослідження впливу іонізуючої радіації на властивості аморфних та нанокристалічних сплавів на основі системи Fe-Si-B
Джежеря Юрій Іванович
Статичні та динамічні властивості нелінійних магнітних утворень у низьковимірних феромагнітних системах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net