Анотація до роботи:

Мачулянський О.В. Оптичні властивості ультрадисперсних конденсатів металів.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.01 - твердотільна електроніка.- Національний технічний університет України "КПІ", Київ, 2003.

Дисертація присвячена питанням дослідження оптичних характеристик наночасток нікелю та хрому і створення на їх основі селективних металеводіелектричних покриттів. В дисертації розроблено спектроаналітичні методи визначення оптичних характеристик малих металевих часток по оптичним та електронно-мікроскопічним вимірам на двох- і трьохмірних металеводіелектричних ультрадисперсних системах. Встановлені дисперсійні та розмірні залежності оптичних параметрів часток нікелю і хрому розміром менше 6 нм в спектральному діапазоні 0.351.1 мкм. Запропоновано алгоритм розрахунку оптичних і терморадіаційних параметрів металеводіелектричних ультрадисперсних систем. Розроблені селективні металеводіелектричні покриття на основі нанорозмірних часток нікелю та хрому для використання в енергозберігаючих системах.

Ключові слова:

1. Вперше отримано аналітичне рішення зворотньої спектрофотометричної задачі теорії Розенберга для двомірної одношарової ультрадисперсної металевої системи. На його основі розроблено аналітичний алгоритм обчислень питомої комплексної поляризуємості малої металевої частки. Запропоновано спектроаналітичний метод оцінки експериментальних значень питомої комплексної поляризуємості малої металевої частки по спектрофотометричним і електронно-мікроскопічним вимірам на двомірних одношарових металеводіелектричних ультрадисперсних системах на основі аналітичного рішення зворотньої спектрофотометричної задачі теорії Розенберга. Запропоновано спектроаналітичний метод визначення експериментальних значень комплексної діелектричної проникності малих металевих часток по спектрофотометричним і електронно-мікроскопічним вимірам на тримірних металеводіелектричних ультрадисперсних системах на основі рішення зворотньої задачі теорії Максвелла-Гарнетта. Розроблений метод дозволив підвищити точність оцінки експериментальних значень питомої динамічної поляризуємості частки (і взаємозалежних з нею параметрів) у порівнянні з раніше використовуваним ітераційним методом до 10% .

2. Виконано комплексні експериментальні оптичні (у діапазоні спектра l=0.351.1 мкм) і електронно-мікроскопічні дослідження отриманих методом високовакуумного (тиск залишкових газів 10^-4 Па ) термічного напилення острівцевих плівок нікелю і хрому з ваговими товщинами від 0.3 до 2.0 нм на скляних підкладках. Установлено, що форма часток у плівках близька до сферичної, а середній діаметр часток лежить в інтервалі від 1.8 до 6.0 нм. Виявлено, що дисперсійні залежності коефіцієнтів пропускання і відбивання вперше досліджених острівцевих плівок нікелю та хрому з діаметром часток менше 6.0 нм носять монотонний характер [11, 12, 157].

3. З використанням розробленого спектроаналітичного методу вперше отримані експериментальні дані про дисперсійні і розмірні залежності оптичних параметрів часток хрому діаметром від 1.8 до 5.0 нм та нікелю діаметром від 2.4 до 6.0 нм у високочастотній області спектра l=0.351.1 мкм. Виявлено ріст значень дійсної і мнимої частин питомої комплексний поляризуємості часток хрому і нікелю при зменшенні їх розмірів [9, 11, 12]. Показано, що у відмінності від дисперсійної залежності високочастотної провідності s масивного нікелю, де s зростає при зменшенні частоти, у частках нікелю і хрому спостерігається різкий спад s зі зниженням частоти. Встановлено, що s малих часток нікелю та хрому значно менша, ніж у макроскопічних зразках і з зменшенням розміру частки в межах дослідженого інтервалу розмірів значення s зменшуються на 1-2 порядки. По порядку величини s часток срібла, хрому, нікелю близькі між собою [11]. На дисперсійних кривих оптичних параметрів часток нікелю в діапазоні щ=1.11.5 еВ зареєстрована смуга, що зі зменшенням розміру часток зміщується у високочастотну область. Отримано аналітичне співвідношення між високочастотною провідністю частки і її питомим поглинанням. Показано, що зміни s з зміною розміру частки підкоряється залежності виду s ~ R₀³ [14, 15].

4. Показано, що встановлені в роботі розмірні залежності оптичних характеристик часток нікелю та хрому з розмірами, меншими 6 нм не можуть бути описані за допомогою уявлень про класичний і квантовий розмірний ефект у малих металевих частках [9]. Показано, що краще використовувати для острівцевих металевих плівок спектроаналітичний метод оснований на теорії Розенберга, ніж метод на основі теорії Максвелла-Гарнетта.

5. Запропоновано алгоритм розрахунку оптичних і терморадіаційних параметрів і критерію ефективності металеводіелектричних покриттів на основі ультрадисперсної металевої фази [17]. Проведено чисельне моделювання характеристик селективних покрить на основі часток нікелю та хрому, і порівняння їх з даними, отриманими на реальних об'єктах. Показано, що врахування експериментальних оптичних параметрів нанорозмірних металевих часток підвищує точність прогнозування характеристик при розробці ультрадисперсних структур [8].

6. Отримано два типи металеводіелектричних селективних покриттів на основі: двохфазних композитів хром – оксид хрому, двох-трьохшарових покриттів з ультрадисперсних конденсатів металів та плівок типу нітриду алюмінію. Показано, що розроблені покриття можуть використовуватися в енергозберігаючих системах.

Публікації автора:

1. Бондарь Е.А., Мачулянский А.В. Спектрофотометрический метод определения динамической поляризуемости ультрадисперсных металлических частиц. Алгоритм вычислений // Оптика и спектроскопия. – 1991. – Том 70. – №1. – С. 161–163. Здобувачем запропоновано аналітичне рішення зворотньої задачі для спектрофотометричної системи рівнянь теорії Розенберга та на його основі розроблено метод визначення питомої комплексної електронної поляризуємості ультрадисперсних металевих часток.

2. Мачулянский А.В., Родионов М.К., Борисов А.В. Оценка функции распределения по размерам ультрадисперсных частиц конденсатов никеля и хрома // Электроника и связь. – 2002. – №15. – С. 133–136. Здобувачем оцінено параметри мікроструктури ультрадисперсних конденсатів нікелю і хрому методом статистичної обробки результатів електронно-мікроскопічних досліджень .

3. Родионов М.К., Бондарь Е.А., Мачулянский А.В. Размерная зависимость диэлектрической проницаемости частиц хрома // Диэлектрики и полупроводники. – Киев: Вища школа. – 1990. – №38. – С. 22–27. Здобувачем розроблено спектроаналітичний метод визначення комплексної діелектричної проникності металевих часток на основі теорії Максвелла-Гарнетта, проведено експериментальні робіти та оброблені результати досліджень.

4. Мачулянский А.В. Размерные зависимости динамической поляризуемости ультрадисперсных частиц никеля и хрома // Электроника и связь. – 2001. – №10. – С. 78–80.

5. Бондарь Е.А., Мачулянский А.В. Динамическая поляризуемость ультрадисперсных частиц никеля // Оптика и спектроскопия. – 1990. – Том 69. – №4. – С. 876–880. Здобувачем проведені експериментальні дослідження і розрахунок параметрів отриманих ультрадисперсних систем.

6. Бондарь Е.А., Мачулянский А.В., Родионов М.К. Оптические свойства ультрадисперсных систем и частиц хрома // Оптика и спектроскопия. – 1990. – Том 69. – №5. – С. 1094–1098. Здобувачем проведені експериментальні дослідження, розрахунок параметрів отриманих ультрадисперсних систем та проаналізовано одержані результати.

7. Бондарь Е.А., Родионов М.К., Мачулянский А.В. Размерно-стимулированный переход “металл–диэлектрик” в малых металлических частицах // Электроника и связь. – 1999. – Том 1. – №6. – С. 56–62. Здобувачем проведена оцінка і розрахунок високочастотної провідності металевих часток, проаналізовано результати.

8. Бондарь Е.А., Мачулянский А.В. Электрооптический эффект фотопоглощения дисперсных металлодиэлектрических систем и малых металлических частиц // Оптика и спектроскопия. – 1992. – Том 73. – №3. – С. 553–558. Здобувачем проведено експериментальні роботи та аналіз отриманих результатів.

9. Бондарь Е.А., Мачулянский А.В., Родионов М.К Оптическая проводимость и удельное поглощение мезоскопических металлических частиц // Журнал прикладной спектроскопии. – 1992. – Том 56. – №3. – С. 441–445. Здобувачем проведена оцінка і розрахунок високочастотної провідності металевих часток .

10. Родионов М.К., Мачулянский А.В., Кидинов С.В. Алгоритм оценки оптических и терморадиационных характеристик ультрадисперсных селективных покрытий // Электроника и связь. – 2001. – №11. – С. 64–65. Здобувачем розроблено алгоритм розрахунку інтегральних оптичних параметрів ультрадисперсних селективних покрить, проведена обробка теоретичних результатів і порівняння їх з експериментальними

11. Родионов М.К., Бондарь Е.А., Евтушенко Н.П., Мачулянский А.В. Селективные металлодиэлектрические покрытия на основе ультрадисперсных конденсатов хрома // Диэлектрики и полупроводники. – Киев: Вища школа. – 1989. – №35. – С. 78–81. Здобувачем проведені експериментальні дослідження і розрахунок параметрів отриманих ультрадисперсних систем

12. Мачулянский А.В. Моделирование ультрадисперсных металлодиэлектрических систем // Электроника и связь. – 2000. – №9. – С.123–125.

13. Мачулянский А.В., Родионов М.К., Лобанов В.И. Оптические свойства дисперсных металлодиэлектрических систем, полученных методом магнетронного распыления // Ионно-плазменные технологии получения пленок и покрытий (Сборник материалов конференции). – К.: Общ. знание. – 1991. – С. 25. Здобувачем розроблено металеводіелектричне покриття на основі ультрадисперсної металевої фази з селективними оптичними властивостями.

14. Кузьмичев А.И., Мачулянский А.В., Лобанов В.И. Устройство для распыления магнитных материалов // Ионно-плазменные технологии получения пленок и покрытий (Сборник).–К.: Общ. знание.– 1991. – С. 5-6. Здобувачем розроблено технологічні принципи виготовлення металеводіелектричних покриттів.

15. .Лобанов В.И., Мачулянский А.В. Пленки нитрида алюминия, синтезированные методом магнетронного реактивного распыления на постоянном токе // Ионно-плазменные технологии получения пленок и покрытий (Сборник материалов конференции). – К.: Общ. знание. – 1991. – С. 24. Здобувачем розроблено технологічний процес синтезу діелектричних плівок для селективних покриттів.

16. Мачулянский А.В., Лобанов В.И. Получение текстурированных покрытий методом магнетронного реактивного распыления // Ионно-плазменные технологии получения пленок и покрытий (Сборник материалов конференции). – К.: Общ. знание. – 1991. – С. 24-25. Здобувачем досліджено вплив мікроструктури плівок на їх оптичні характеристики.

17. Мачулянский А.В., Родионов М.К. Диэлектрическая проницаемость и гигантское комбинационное рассеяние ультрадисперсных частиц никеля // Тезисы материалов. XX Всесоюзный съезд по спектроскопии. Киев, Сентябрь. –1988.-Том 2. –С.240. Здобувачем проведено експериментальні та теоретичні дослідження оптичних характеристик нанорозмірних часток нікеля.

18. Родіонов М.К., Мачулянський О.В. Застосування дисперсійних металевих плівок для захисту інформації ПЕОМ // International scientific conference. “National archival heritage: problems of preservation” –Kyiv, November –1999.-P.87-91. Здобувачем розроблено селективні покриття на основі ультрадисперсних плівок металів.

19. Борисов А.В., Мачулянский А.В., Родионов М.К. Применение тонких металлических пленок для электромагнитного экранирования // Третя наукого-технічна конференція. Правове, нормативне та метрологічне забезпечення захисту інформації в Україні. Київ – 2001.. – С. 102-103. Здобувачем проведено дослідження використання конденсатів металів для селективних фільтрів екрану монітора