Анотація до роботи:

Горбанюк Т.І. Адсорбоелектричні ефекти в багатошарових структурах, стимульовані композитними плівками (Cu_xPd). - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України. – Київ, 2005 р.

В результаті експериментальних і теоретичних досліджень, проведених в дисертаційній роботі, встановлені нові закономірності адсорбоелектричних ефектів при адсорбції водню і води в багатошарових кремнієвих структурах з композитними Cu_xPd шарами та мікроструктурованими внаслідок процесів старіння Pd плівками, визначені основні енергетичні параметри адсорбційних центрів на межі поділу метал/діелектрик.

Показано, що використання композитів Cu_xPd, в порівнянні з чистими Pd плівками, приводить до підсилення адсорбоелектричного ефекту при адсорбції воднемістких молекул в багатошарових структурах і сприяє підвищеній стійкості таких систем до процесів старіння. Встановлено, що багатошарові структури на основі кремнію з мікроструктурованими плівками паладію мають нижчу чутливість до адсорбції кисню і підвищену селективність до молекул води і водню. Запропонована фізична модель чутливості даних структур. Виготовлений лабораторний зразок сенсора на водень.

В дисертації досліджені закономірності адсорбоелектричних ефектів при адсорбції воднемістких молекул у випадку багатошарових напівпровідникових структурах, сформованих на основі монокристалічного кремнію, з тонкими каталітичними плівками, які мають різну мікроструктуру та хімічний склад поверхні. Були отримані наступні основні результати:

1. З’ясовано механізм взаємодії водню з надтонкими (1-4 моношари) композитними (Cu_хPd) плівками. Вперше показано, що нанесення на поверхню паладію тонкого шару міді сприяє додатковому розчиненню водню в об’ємі Pd плівки, який значно підсилює адсорбоелектричний ефект і стійкість до процесів старіння в багатошарових структурах з Cu_xPd композитними плівками.

2. Розроблено метод кількісної оцінки теплоти адсорбції газових молекул по ізотермі адсорбції, який полягає в експериментальному визначені характеристичного тиску р*, зв’язаного для даного типу ізотерм з енергією активних центрів, що дозволяє розраховувати енергетичні параметри цих центрів по ізотермі адсорбції для однієї температури.

3. Досліджено адсорбоелектричні ефекти при коадсорбції молекул води і водню в структурах з зістареними (мікроструктурованими) Pd плівками при температурі <100С. З’ясовано основні процеси, які протікають на поверхні каталітичної плівки металу при адсорбції молекул водню, води та кисню.

4. Встановлено, що у випадку коадсорбції молекул води та водню спостерігається прискорена дисоціація молекул H₂, що сприяє більш швидкій кінетиці адсорбоелектричного ефекту, і пояснюється в рамках запропонованої моделі, яка полягає в зв’язку центрів прискореної дисоціації молекул H₂ з гідроксильними групами, які виникають на поверхні Pd при дисоціації молекул H₂O.

5 Досліджено адсорбоелектричні ефекти в багатошарових напівпровідникових структурах з каталітичними Pd плівками з різною мікроструктурою при взаємодії з молекулярним воднем. В результаті проведених комплексних досліджень (ізотерм адсорбції, залежностей характерного часу перехідних процесів від тиску досліджуваних газових молекул і температурних залежностей стаціонарного заповнення поверхні адсорбованими атомами) запропоновано фізичну модель взаємодії водню та воднемістких молекул з плівками Pd. Запропонована модель дозволяє визначити базові параметри процесу адсорбційної взаємодії багатошарової структури, сформованої на основі кремнію, з каталітично активними плівками (Pd та Cu_xPd) при адсорбції водню і воднемістких молекул.

Достовірність отриманих результатів забезпечувалась обґрунтованою постановкою завдань роботи, використанням сучасних експериментальних методик і обладнання, співставленням і добрим узгодженням отриманих експериментальних результатів з результатами теоретичних розрахунків, як отриманих в даній роботі, так і відомих з літератури, комплексністю проведених експериментальних досліджень з використанням взаємодоповнюючих методик, надійністю отриманих результатів та запропонованих моделей, детальною апробацією результатів дисертації на спеціалізованих міжнародних та вітчизняних конференціях, публікацією основних результатів роботи в наукових фахових вітчизняних та міжнародних журналах.