Анотація до роботи:

Курбацький В.П. Теоретичне дослідження енергетичних і силових характеристик обмежених металевих систем: робота виходу, поверхневий стрес. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.13 – фізика металів. Запорізький державний університет, 2004.

Дисертацію присвячено установленню залежності енергетичних і силових характеристик низькорозмірних металевих систем від розмірів і форми поверхні, зокрема, дослідженню квантових розмірних ефектів в субатомних металевих структурах. В роботі вирішена проблема урахування впливу механічних напружень і деформації на поверхневі властивості обмежених металевих кристалів на основі адаптованої моделі стабілізованого ізотропного желе. За оригінальною обчислювальною схемою виконаний розрахунок деформаційних залежностей поверхневої енергії, стресу і роботи виходу Al, Ni, Cu, Au и Ti. Розвинена аналітична теорія енергетичних і силових характеристик тонкої металевої плівки в моделі потенціальної ями кінцевої глибини. Розраховані розмірні осциляції роботи виходу і пружної сили. Розраховані також розмірні залежності енергетичних і силових характеристик тонкої металевої нитки, ізольованої та у контакті з масивними електродами, з урахуванням розмірного зміщення дна модельної потенціальної ями. Модифікована теорія Максвелла-Гарнета для інфрачервоного поглинання малих металевих частинок і виконаний розрахунок безрозмірного фактору поглинання.

1. В дисертації вперше вирішена проблема врахування впливу механічних напружень і деформації на поверхневі властивості обмежених металевих кристалів. При цьому за основу була прийнята модель стабілізованого ізотопного желе, адаптована потім до включення анізотропної деформації.

2. За оригінальною обчислювальною схемою виконано розрахунок деформаційних залежностей поверхневої енергії, стресу і роботи виходу Al, Ni, Cu, Au і Ti.

Результати обчислень показують, що при одноосьовій деформації спостерігається лінійне зростання поверхневої енергії . Це означає, що величина позитивна і для розтягання , і для стискання . Величина роботи виходу зменшується лінійно з ростом , при цьому відносна зміна не перевищує 1% в межах -0.010.01 для Ni і -0.03 0.03 для Al, Au, Cu, Ti.

Розрахунок був повторений прямим варіаційним методом. З'ясувалося, що деформаційні залежності при цьому фактично не відтворюються.

3. В дисертаційній роботі вперше вирішена важлива з практичної точки зору задача адекватної інтерпретації результатів вимірювань деформаційної залежності КРП за методом Кельвіна. Доведено, що результати таких вимірювань демонструють зміну потенціалу поверхні під впливом деформації і не дозволяють зробити правильні висновки стосовно роботи виходу.

4. Вперше побудована строга аналітична теорія розмірнозалежних енергетичних і силових характеристик металевої плівки в рамках елементарних одночастинкових уявлень. Проста модель дозволила виправити й уточнити попередні теорії і розрахувати розмірні осціляції роботи виходу і пружної сили.

Важливим наслідком теорії є те, що робота виходу електронів з низькорозмірних металевих структур завжди менше роботи виходу з напівнескінченного металу. Цей висновок в цілому добре узгоджується з результатами недавніх експериментів і самоузгоджених обчислень методом Кона-Шема для циліндричних нанодротиків і пластинок.

5. Розраховано розмірні залежності енергетичних і силових характеристик тонкої металевої нитки, ізольованої і у контакті з електродами, за самоузгодженою обчислювальною схемою, що враховує розмірний зсув дна модельної потенціальної ями.

Вперше показано, що потенціал іонізації скінченного зразка може бути меншим за роботу виходу з напівнескінченного металу.

6. Для інтерпретації експериментів по інфрачервоному поглинанню малих металевих частинок модифікована теорія Максвелла-Гарнета. Обчислення показали, що експериментальні залежності задовільно пояснюються в рамках класичної електродинаміки. Розраховані значення фактора поглинання узгоджуються з експериментом за порядком величини.

Публікації автора:

1. Курбацкий В. П., Погосов В. В. Низкочастотное оптическое поглощение малыми металлическими частицами // Письма в ЖТФ. – 2000. – Т. 26, №22. – С. 84-89.

2. Pogosov V. V., Kurbatsky V. P. Density-functional theory of elastically deformed finite metallic sample: work function and surface stress // ЖЭТФ. – 2001. – Т. 119, №2. – С. 350-358.

3. Курбацкий В. П., Погосов В. В. Аналитическая модель размерных осцилляций энергетических и силовых характеристик субатомных металлических пластинок // ФТТ. – 2004. – Т. 46, №3. – С. 543-551.

4. Pogosov V. V., Kurbatsky V. P., Kotlyarov D. P., Kiejna A. Simple Model for Energy and Force Characteristics of Metallic Nanocontacts // Ukr. J. Phys. – 2004. – V. 49, N2. – P. 167-173.

5. Kurbatsky V. P., Pogosov V.V. Analytical model for the Fermi energy and the work function of thin metallic films // Vacuum. – 2004. –V. 74, N 2. – P. 185-189.

6. Kotlyarov D.P., Pogosov V.V., Kurbatsky V. P. Simple model for energy and force characteristics of 1D metallic systems // Proc. 9th Intern. Workshop "Ion Beam Surface Diagnostics". – Zaporozhye. – 2000. – P.71-73.

7. Shtepa O.M., Kotlyarov D.P., Pogosov V.V., Kurbatsky V. P. Energy and force size oscillations in the simple model of metallic nanocontacts // Proc. 2 Intern. Conf. "Scientific Problems of Optics and High Technology Material Science SPO 2001". – Kyiv. – 2001. – P. 131.

8. Погосов В.В., Штепа А.Н., Котляров Д.П., Курбацкий В.П. О квантовании разности потенциалов и силы в точечном контакте //Труды 14-ого межд. симпоз. по тонким пленкам в оптике и электронике. – Т.2. – Харьков. –2002. – С. 118-122.

9. Kurbatsky V. P., Pogosov V.V. Size-dependent work function for thin metallic films // Proc. Second Inter. Young Scientists Conf. On Applied Phys. –Kiev. – 2002. – P. 57-58.

10. Курбацкий В.П., Погосов В.В., Левицкая О.Н. Аналитическая модель расчета работы выхода электронов из субатомных металлических пленок //Труды 15-ого Межд. симпоз. по тонким пленкам в оптике и электронике (ISTFE-15). – Т.2. – Харьков. – 2003. – С. 148-153.

11. Pogosov V.V., Shtepa O.M., Kurbatsky V. P. Effect of Deformation on the Work Function of Finite Metallic Crystals // Труды 9-го межд. симпоз. «Высокочистые металлические и полупроводниковые материалы» (ISPM-9). – Т.1. – Харьков. – 2003. – С. 142-147.