Анотація до роботи:

Робул Ю. В. Люмінесцентні явища в окисних плівках алюмінію, обумовлені участю іон-радикалів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – Фізика напівпровідників та діелектриків. – Одеський національний університет ім. І. І. Мечникова, Одеса, 2003.

В дисертації вперше проведено комплексний аналіз фізико-хімічних властивостей анодно-сформованих та виготовлених на змінному струмі аморфних плівок на алюмінії із застосуванням як методів досліджень термостимульованої люмінесценції (ТСЛ), термостимульованої екзоелектронної емісії (ТСЕЕ), фотолюмінісценції (ФЛ) та люмінесценції, яка виникає при контакті з електролітом. Досліджено вплив різноманітних зовнішніх факторів, таких як хімічна обробка поверхні, радіоактивне опромінення поверхні, вміщення окисних плівок у контакт з прозорим діелектриком або з неорганічним електролітом. Зазначений вплив ґрунтується на адсорбції молекул чи іон-радикалів на каталітично активній поверхні окису, в той час, як гамма-опромінення та рівень вологості істотно впливає на темп адсорбції та дисоціації. В результаті в енергетичній схемі з’являються пастки адсорбційного походження, на яких накопичується світло- та екзосуми. Встановлені енергетичні положення пасток адсорбційного походження обох знаків, необхідність участі іон-радикалів обох знаків для виникнення світіння та ТСЕЕ, специфічний вплив гамма-опромінення, який призводить до оборотного зменшення інтенсивностей ФЛ, ТСЛ та ТСЕЕ.

В дисертації вперше проведено комплексний аналіз фізико-хімічних властивостей анодно-сформованих та виготовлених на змінному струмі аморфних плівок на алюмінії із застосуванням методів досліджень термостимульованої люмінесценції (ТСЛ), термостимульованої екзоелектронної емісії (ТСЕЕ), фотолюмінісценції (ФЛ) та люмінесценції, яка виникає при контакті з електролітом. Досліджено вплив різноманітних зовнішніх факторів, таких як хімічна обробка поверхні, радіоактивне опромінення поверхні, вміщення окисних плівок у контакт з прозорим діелектриком або з неорганічним електролітом. В результаті проведеної роботи встановлене наступне:

1. Іон-радикали, утворені в результаті дисоціації адсорбату на каталітично-активній поверхні окису алюмінію здійснюють суттєвий вплив на люмінесценцію цього окису: під їх дією з’являються додаткові смуги ТСЛ, змінюється співвідношення інтенсивностей між смугами ФЛ та зсувається максимум інтегральної інтенсивності ФЛ, спостерігаються додаткові смуги на кривих ТСЕЕ. Наявність іон-радикалів на поверхні є необхідною умовою для виникнення ФЛ, ТСЛ, ТСЕЕ та СЕВ.

2. Взаємодія окисних плівок Al₂O₃ з позитивно та негативно зарядженими іон-радикалами, утвореними на каталітично-активній поверхні фосфору або доставленими ззовні призводить до накопичення світлосуми в ній. Вивільнення світлосуми супроводжується десорбцією іон-радикалів з поверхні фосфору. Світлосума накопичується за рахунок не лише іонів гідроксилу, але й інших іон-радикалів неорганічного походження.

Визначено енергетичне положення рівнів пасток адсорбційного походження, утворених іон-радикалами застосованих неорганічних сполук, а саме: для Cl^- 0,68 еВ, для CO₃^2- 0,71 еВ, для S₂O₃^2- 0,73 еВ, для NO₃^- 0,77 еВ, для CH₃COO^- 0,77 еВ, і для SO₄^2- 0,79 еВ.

3. В контакті аморфних плівок Al₂O₃ з прозорим діелектриком інтенсивність ТСЛ зменшується, а вся крива ТСЛ зсувається у бік значно менших температур. Встановлено степеневу залежність площі під кривою ТСЛ від діелектричної сталої діелектрика, який оточує зразок, а саме:

4. Від’ємно заряджені іон-радикали адсорбційного походження здатні утворювати на поверхні окисів центри, відповідні за термостимульовану екзоелектронну емісію (ТСЕЕ). В утворенні таких центрів беруть участь не лише іони гідроксилу, але й інші іон-радикали неорганічного походження.

5. Опромінення досліджуваних зразків гамма–квантами призводить до зменшення, а згодом і до зникнення накопиченої раніше світлосуми. Такий ефект обумовлений зменшенням кількості пасток адсорбційного походження під дією високоенергетичного опромінення.

6. Запропоновано модифікацію методу термолюмінесцентного датування археологічних та геологічних зразків, яка полягає у вивільненні світлосуми, яка могла накопичитись під дією вологого повітря чи води. Вона дозволяє підвищити точність результатів і зробити їх порівнюваними з результатами еталонних вимірювань.

7. Запропоновано застосування методу термовисвітлювання для вивчення окису алюмінію і окислів інших металів для визначення енергетичних параметрів та концентрації каталітично активних центрів на поверхні. В основі методики лежить встановлення безпосереднього зв’язку між адсорбційними та каталітичними властивостями окису алюмінію, з одного боку, і накопичення світлосуми при його взаємодії з водою і розчинами електролітів, з іншого боку.

8. З кривих термостимульованої екзоелектронної емісії (ТСЕЕ) визначені енергетичні положення позитивно заряджених центрів адсорбційного походження, які виникають у окисі алюмінію, а саме для K⁺ - 0,60 еВ, для Na⁺ - 0,67 еВ, для Cd⁺ - 0,86 еВ, для Н⁺ - 1,00 еВ від границі валентної зони.

9. Криві СЕВ окислу алюмінію є результатом накладання кривих стаціонарної термостимульованої люмінесценції іон-радикалів електроліту на поверхні окису, а також вивільнення світлосуми, що накопичується під час перебування у електроліті. Для виникнення світіння принципово необхідною є наявність на поверхні окису іон-радикалів обох знаків.

Публікації автора:

А. Наукові статті.

1. Міхо В. В., Робул Ю. В., Нафтулович М. К. Вплив гамма-опромінення на термостимульовану люмінесценцію окисних плівок алюмінію і танталу.// УФЖ. – 1997. - Том 42, №11-12, - С. 1351-1352.

2. Михо В. В., Колебошин В. Я., Семенюк Л. М., Робул Ю. В., Нафтулович М. К. Влияние рентгеновского излучения на термостимулированную люминесценцию окисных пленок алюминия.//Фотоэлектроника. – 1998. – Вып.7 – С. 34-37.

3. Михо В. В., Робул Ю.В. Термостимулированная люминесценция окиси иттрия в прозрачной диэлектрической среде.// Журнал прикладной спектроскопии. – 1998. -Том 65, №3. – С. 462-463.

4. Робул Ю. В. Действие гамма-излучения на люминесценцию оксида алюминия.// Фотоэлектроника. – 1999. – Вып. 8. – С. 63-64.

5. Міхо В. В., Робул Ю. В. Термостимульована люмінесценція окисних плівок алюмінію в діелектричному середовищі.// УФЖ. – 1999. - Том 44, №11. – С.1424-1427.

6. Михо В. В., Робул Ю. В., Тимофеева Е. Ю., Балабан А. П. Термостимулированные процессы в пленках окиси алюминия и полистирола.// Фотоэлектроника. – 2000. – Вып. 9. – С. 34-37.

7. Міхо В. В., Робул Ю. В., Черних Д. В. Термостимульована люмінесценція окисних плівок алюмінію, оброблених в різних електролітах.// УФЖ. – 2000. - Том 45, №3 – С. 311-312.

8. Михо В. В., Робул Ю. В. Люминесценция оксидных пленок алюминия в водных растворах электролитов.// Электрохимия. – 2000. - Том 36, №4. – С. 499-502.

9. Робул Ю. В., Вілінська Л. М., Мак В. Т. Термостимульовані явища в окисних плівках на алюмінії.// УФЖ. - 2002. - Том 47, №10. – С. 957-961.

Б. Тези доповідей.

10. V. V. Mikho, L. N. Vilanskaya, Y. V. Robul, M. K. Naftulovich

Thermostimulated luminescence of amorphous oxide films of aluminium.// Programme and Abstracts of PANCSO`96, October15-17. - Chisinau, 1996. – р. 52-53.

11. Vladimir V. Mikho, Yuriy V. Robul. Defects and impurities of adsorption nature in alumina.

// Abstract booklet of the 3^rd International School-Conference on Physical Problems in Material Science of Semiconductors, 7^th-11^th of September. - Chernivtsi, 1999. – p. 158.

12. Ю. В. Робул, Л. Н. Вилинская. Определение возраста керамики термолюминесцентным методом.// Тези доповідей ІІІ Міжнародної школи-конференції “Сучасні проблеми фізики напівпровідників”. – Дрогобич, 2001. – С. 121.