Анотація до роботи:

Зеленін С. В. Оптичні та релаксаційні властивості невпорядкованих середовищ з наноструктурою. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математични[ наук за спеціальністю 01.04.05 – Оптика та лазерна фізика. Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Одеса, 2005.

В дисертації викладені основи теорії, що дозволяє з єдиних позицій описати особливості спектрів низькочастотного комбінаційного розсіяння світла (КРС) склоподібними матеріалами в області як «бозонного» (БП), так й центрального (ЦП) піків. В основі теорії лежать уявлення про присутність в структурі скла кристалоподібних скупчень – кластерів нанометрових розмірів. Згасаючи власні коливання подібних нанокластерів (НК) з випадковим розподілом розмірів приводять до появи БП. Вперше продемонстровано суттєвий вплив лапласівського тиску, який обумовлен кривизною поверхні НК, на їх пружні характеристики. Результати теорії вдається кількісно узгодити з експериментальними спектрами КРС в області БП для різноманітних стекло та, в якості наслідок, отримати оцінку характерного розміру НК.

Для аналізу особливостей КРС, що спостерігаються експериментально, в області БП стекол типу AgI-Ag₂O-B₂O₃ розвинута теорія, що виходить з наявності у об’ємі НК підсистеми високорухливих іонів. Для діелектричних стекол типу Sm₂O₃-P₂O₅, в яких також спостерігається ЦП, запропонована модель, котра спирається на уявлення про динамічні флуктуації числа адатомів на границі НК/склоутворююча матриця. Отримані при цьому результати вперше надають послідовний кількісний опис експериментальних даних щодо частотної та температурної залежності інтенсивності ЦП в стеклах вказаного типу.

Також у дисертації представлена теорія недебаєвської кінетики та миттєвих спектрів фотолюмінісценції (ФЛ) пористого кремнію (ПК) при кінцевих температурах. Рекомбінація фотозбуджених носіїв в НК розраховується з урахуванням процесів, які відбуваються як за тунельним, так й за дифузійним – термостимульованим – механізмами. Результати розрахунків для двох альтернативних моделей (квантових точок та квантових ниток) можуть бути кількісно узгоджені з експериментальними даними щодо ФЛ ПК, однак модель квантових точок уявляється переважною.

1. Побудовано теорію низькочастотного комбінаційного розсіювання світла склоподібних систем в області «бозонного» піка. Показано, що причиною появи останнього є загасаючі власні коливання кластерів з розмірами, що лежать у нанометровому діапазоні. При розрахунку частот коливань кластерів уперше врахований вплив на їхні пружні характеристики ефектів лапласівского тиску, обумовлених кривизною поверхні. Ширина «бозонного» піка залежить як від дисперсії функції розподілу кластерів за розмірами, так і від характерного часу загасання їхніх коливань. Результати теорії демонструють гарне кількісне узгодження з відповідними експериментальними даними при реалістичних значеннях розрахункових параметрів. Отримана оцінка характерного розміру кластерів являє собою емпіричне співвідношення між об'ємними й поверхневими величинами.

2. Запропоновано модель, що дозволяє описати форму й температурну залежність інтенсивності низькочастотного комбінаційного розсіювання світла в стеклах, що містять суперіонні включення йодиду срібла, в області квазіпружного піка. Виникнення квазіпружного розсіювання зв'язується з наявністю в складі стекол підсистеми високорухливих іонів, що створюють локальні флуктуаційні струми усередині нанометрових кластерів. Ширина квазіпружного піка зв'язана з часом максвеллівської релаксації й дисперсією розмірів кристалітів.

3. Виходячи з уявлень про динамічні флуктуації щільності адатомів на поверхні кластерів нанометрових розмірів, що є складовими частинами структури діелектричних стекол, сформульовані основи послідовної теорії, що описує особливості низькочастотного КРС у таких матеріалах. Результати запропонованої теорії можуть бути кількісно узгоджені з експериментальними даними по температурній залежності форми низькочастотних спектрів КРС у стеклах типу Sm₂O₃–P₂O₅.

3. Створено теорію, що дозволяє з єдиних позицій описати тимчасову й температурну залежності інтенсивності фотолюмінісценції пористого кремнію. Теорія заснована на поданні про електронно-дірочну рекомбінацію (тунельну й дифузійну), що проходить на поверхнях структурних одиниць пористого кремнію – нанометрових кластерів. Розрахунок зроблений як для моделі сферичних, так і циліндричних кластерів. Показано, що часовий спад інтенсивності фотолюмінісценції носить недебаєвський характер, що підтверджується експериментальними даними.

Публікації автора:

Основний зміст дисертаційної роботи викладено в наступних роботах:

1. Бондарев В. Н., Зеленин С. В. Релаксирующие локальные моды и теория низкочастотного рамановского рассеяния света стёклами // ФТТ. 2003. Т. 45, № 5, с. 790-796.

2. Бондарев В. Н., Зеленин С. В. Теория низкочастотного рассеяния света суперионными стеклами з наноразмерной структурой // Электрохимия. 2003. Т. 39. № 5, с. 501-505.

3. Zelenin S. V. The nature of a central peak of light scattering in glass-like media// Ukr. J. Phys. Opt. 2005. V. 6. N 1. p. 6 - 12.

4. Бондарев В. Н., Пихица П. В., Зеленин С. В. Флуктуационная теория фотолюминесценции пористого кремния // ФТТ. 2004. Т. 46. № 3, с. 520-525.

5. Бондарев В. Н., Зеленин С. В. Теория квазиупругого рассеяния света в стеклообразных твёрдых электролитах // Международная конференция «Стёкла и твёрдые электролиты», СП-бГУ (С. – Петербург, Россия). – 1999. – С. 147.

6. Bondarev V. N., Zelenin S. V. Theory of quasi-elastic light scattering in glass0like ionic conductors // XIV International school seminar “Spectroscopy of molecules and crystals” (Одеса). – 1999. – P. 32.

7. Зеленін С. В. Особливості квазіпружного розсіювання світла в невпорядкованих іонних провідниках //Всеукраїнська студентська наукова конференція з фізики, ЛНУ (Львів). – 2000. – С. 49.

8. Бондарев В. Н., Зеленин С. В. Теория локальних мод и низкочастотное комбинационное рассеяние света стеклообразными середами // 1-а українська наукова конференція з фізики напівпровідників УНКФН-1 (Одеса). – 2002. – Т. 1. – C. 83 – 84.

9. Бондарев В. Н., Пихица П. В., Зеленин С. В. Флуктуационная теория кинетических и спектральных характеристик люминесценции пористого кремния // Там же. Т. 2. – С. 132.

10. Бондарев В. Н., Зеленин С. В. Локальные моды и низкочастотное рассеяние света суперионными стёклами // 6-е совещание «Фундаментальные проблемы ионики твёрдого тела» (Черноголовка, Россия). – 2002. – С. 28.