Анотація до роботи:

Березняк О.П. Вплив опромінення електронами на структурно-фазовий стан алюмосилікатів і арсеніду галію.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла.- Інститут електрофізики і радіаційних технологій НАН України, Харків, 2008.

Дисертація присвячена дослідженню механізмів структурно-фазових перетворень, що відбуваються в алюмосилікатах шаруватої і каркасної будови, а також в напівпровідниковій сполуці GaAs з різним типом провідності, що відбуваються під впливом опромінювання електронами з енергією 5… 10 МеВ.

Проведено комплексне дослідження оптичних властивостей і структурно-фазового стану вказаних сполук в вихідному і опроміненому станах залежно від параметрів опромінювання, і зроблена порівняльна оцінка пошкоджуваності речовин в радіаційних і теплових полях. Встановлено, що опромінювання високоенергетичними електронами приводить до істотних змін спектрально-оптичних властивостей алюмосилікатних мінералів і арсеніду галію. Ці зміни обумовлені радіаційними дефектами і структурно-фазовими перетвореннями, що відбуваються в результаті їх виникнення. Характер цих перетворень визначається складом і кристалохімічними особливостями будови досліджених речовин.

На основі одержаних результатів вирішено важливе наукове завдання, що полягає у встановленні основних закономірностей радіаційного впливу на структуру і фазовий склад неметалічних неорганічних матеріалів, зокрема, алюмосилікатних мінералів (пірофіліту та польових шпатів) і напівпровідникової сполуки арсеніду галію при опроміненні їх високоенергетичними електронами.

Основні наукові й практичні результати можна сформулювати у вигляді таких висновків:

1. Опромінення високоенергетичними електронами (Е 5 МеВ) приводить до істотної зміни спектрально-оптичних властивостей алюмосилікатних мінералів і арсеніду галію. Ці зміни обумовлені радіаційними дефектами і стимульованими ними структурно-фазовими перетвореннями, характер яких визначається складом і кристалохімічними особливостями будови досліджених речовин.

2. У природних та синтетичному пірофілітах шаруватої будови, опромінення приводить до втрати гідроксильних груп ОН^- і розупорядкуванню кристалічної ґратки, що супроводжується перерозподілом у ній катіонів Al і Sі. Ці процеси в підсумку спричиняють новоутворення кристалічних фаз – муліту та кристобаліту.

3. У польових шпатах (альбіті і ортоклазі), що належать до алюмосилікатів каркасної будови, при збільшенні дози опромінення відбувається розупорядкування структури спочатку в ближньому, а потім і в далекому порядку. При цьому в альбіті при високих дозах опромінення (D 2,610¹⁸ см^-2) утворюються аморфізовані ділянки, що займають більше 50% об’єму речовини. На відміну від альбіту, ортоклаз навіть при максимальній дозі електронного опромінення (D = 10¹⁹ см^-2) зберігає впорядковану кристалічну структуру із частковою її перебудовою у високотемпературну фазу (санідин), яка характерізується невпорядкованим розподілом атомів Al і Si.

4. Структурно-фазові перетворення, що протікають в алюмосилікатах при електронному опроміненні, багато в чому аналогічні змінам, що відбуваються в них при термічній обробці. Встановлена аналогія обумовлена подібністю механізмів структурних перетворень у цих матеріалах при впливі температури і опромінення, які визначаються розривом міжатомних зв’язків і наступною перебудовою атомів в структурі.

5. Опромінення електронами (D = 10¹³… 10¹⁵ см^-2) монокристалів арсеніду галію приводить до зменшення ширини забороненої енергетичної зони за рахунок виникнення в ній додаткових рівнів. У зразках із власною провідністю при опромінюванні спостерігається зниження концентрації вільних носіїв в результаті їх захоплення радіаційними дефектами із глибокими енергетичними рівнями. Опромінення викликає також утворення в монокристаллах структурно-розупорядкованих областей.

Публікації автора:

1. Шевякова Э.П., Лифшиц Е.В., Березняк Е.П. Влияние электронного облучения на структурно-фазовые изменения слоистых силикатов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение.- 1994.- В.1 (61).- С.70-73.

2. Шевякова Э.П., Березняк Е.П., Рекова Л.П., Рыбка А.В., Клюкович В.А. Изменение оптических свойств монокристаллов GaAs под влиянием облучения // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение.- 1992.- В.1 (58), 2(59).- С.30-32.

3. Шевякова Э.П., Березняк Е.П., Рыбка А.В. Влияние облучения на оптические свойства GaAs // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение.- 1994.- В.1(61), С.53-55.

4. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Шевякова Э.П., Березняк Е.П., Лифшиц Е.В. Влияние электронного облучения на структуру и фазовый состав неорганических материалов различных классов // Доповіді НАН України.- 1995.- №1, С.70-73.

5. Шевякова Э.П., Березняк Е.П., Рекова Л.П., Рыбка А.В. Особенности изменения ИК-спектров арсенида галлия под влиянием облучения // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение.- 1996.- В.1 (64).- С.51-54.

6. Неклюдов И.М., Шевякова Э.П., Березняк Е.П., Остапенко И.Т., Лапина Н.В., Верхоробин Л.Ф. Влияние электронного облучения на оптические свойства неорганических материалов // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение.- 1996.- В.1 (64).- С.10-15.

7. Неклюдов И.М., Шевякова Э.П., Березняк Е.П., Уваров В.Л., Саенко Л.А., Борц Е.А. Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины // Вопросы атомной науки и техники, Серия Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение.- 2006.- В.4 (89).- С.60-65.

8. Шевякова Э.П., Саенко С.Ю., Березняк Е.П., Саенко Л.А., Борц Е.А. Влияние -облучения на структурно-фазовое состояние туфогенных пород // Вісник Харківського університету. Серія фізична: «Ядра, частинки, поля».- 2006.- В.2/30, №732.- С.105-107.

9. Шевякова Э.П., Березняк Е.П., Рекова Л.П., Рыбка А.В. Изменение ИК спектров под влиянием облучения GaAs // Труды конференции стран СНГ «Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов».- Белгород (Россия).- 9 – 12 сентября 1997г.- С.12-14.

10. Неклюдов И.М., Шевякова Э.П., Березняк Е.П., Уваров В.Л., Саенко С.Ю., Саенко Л.А. Влияние облучения на оптические свойства минералов гранитных пород Украины // Труды XVI Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению.- Алушта (Украина).- 6 – 11 сентября 2004г.- С.218-219.

11. Шевякова Э.П., Саенко С.Ю., Березняк Е.П., Саенко Л.А., Борц Е.А. Влияние облучения на структурно-фазовое состояние туфогенных пород - перспективных матриц при захоронении РАО // Материалы VII Международной научной конференции по физическим явлениям в твердых телах.- Харьков (Украина).- 16 – 17 декабря 2005г.- С.136.

12. Неклюдов И.М., Шевякова Э.П., Березняк Е.П., Саенко С.Ю., Уваров В.Л., Саенко Л.А., Борц Е.А. Влияние -облучения на структурно-фазовое состояние природных горных пород и синтетических стеклокерамик - перспективных матриц для захоронения РАО // Труды Международного научного семинара «Радиоэкология Чернобыльской зоны».- Славутич (Украина).- 27 – 29 сентября 2006г.- С.108-110.