Анотація до роботи:

Галущак М.О. Механізми дефектоутворення та модифікація властивостей напівпровідникових плівок сполук A^IVB^VI. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Сумський державний університет, Суми, 2004.

Вперше для пояснення впливу технологічних факторів на електрофізичні властивості плівок халькогенідів свинцю PbX (X = S, Se, Te), вирощених з парової фази методом гарячої стінки, запропонована загальна модель розупорядкування металічної підгратки за механізмом Френкеля з одночасним утворенням різних зарядових станів точкових дефектів – від електронейтральних до двократно заряджених вакансій і міжвузловинних атомів. Показано, що для кількісного узгодження з дослідом необхідно також врахувати внутрішні напруження в плівці і тип підкладок. Проведено дослідження утворення металічної фази при синтезі плівок у методі гарячої стінки і дано квазіхімічне пояснення механізму цього явища.

Розглянуто неоднорідності електричних параметрів за товщиною (їх профілі) у тонких плівках халькогенідів свинцю при їх вирощуванні з парової фази, які пов’язані із процесами фракціювання наважки, а також при відпалі у вакуумі і атмосфері кисню. В останніх випадках мають місце процеси амбіполярної дифузії вакансій халькогену і електронів, а також кисню по міжзеренних границях відповідно. Експериментальним результатам дано теоретичне обґрунтування.

Виконано аналіз експериментальних даних і результатів квазіхімічних та термодинамічних розрахунків залежності концентрації носіїв струму (n_H) і атомних дефектів у плівках від температури осадження (Т_S), температури додаткового джерела із свинцем (Т_Pb), вмісту талію (N_Tl) для PbTe:Tl; PbSe:Tl; температур додаткових джерел телуру (T_Te) і індію (T_In) для PbTe:In. Визначено енергетичні величини, які характеризують дефекти кристалічної структури.

Досліджено процеси, пов’язані із впливом електрично активного газу – кисню – на хімічний склад, структурні і фазові зміни, дефектну і електронну підсистеми плівок халькогенідів свинцю. одержаних Для пояснення кінетики впливу кисню запропоновані моделі із складним спектром дефектів і уявлень про утворення і розпад нейтральних комплексів власних дефектів і легуючої дії кисню. Досліджено кінетику утворення оксидних форм олова від температури та часу відпалу на повітрі плівок телуриду олова.

Промодельовано вплив точкових дефектів у ГЦК кристалах на зміну міжплощинних відстаней. Описана модель генераційно-рекомбінаційного механізму утворення дефектів у плівках при альфа-опроміненні. Одержано рекурентні формули, що описують процес ізохронного відпалу дефектів у обох підгратках бінарної сполуки.

Досліджено температурні та концентраційні залежності транспортних коефіцієнтів халькогенідів свинцю з врахуванням домінуючих механізмів розсіювання. Визначено оптимальні термоелектричні параметри для прогнозованого використання плівок у приладах термоелектрики.

Публікації автора:

Монографії, огляди

1. Фреик Д.М., Галущак М.А., Межиловская Л.И. Физика и технология полупроводниковых пленок. – Львов: Вища школа, 1988. – 152с.

2. Фреїк Д.М., Прокопів В.В., Галущак М.О., Пиц М.В., Матеїк Г.Д. Кристалохімія і термодинаміка атомних дефектів у сполуках А^IVB^VI. – Івано-Франківськ: Плай, 2000. – 164с.

3. Галущак М.О. Особливості процесів дефектоутворення у напівпровідникових плівках сполук A^IVB^VI (огляд) // Фізика і хімія твердого тіла. – 2003. – Т. 4, № 4. – С. 609-626.

Статті

1. Фреик Д.М., Солоничний Я.В., Масляк Н.Т., Галущак М.А. Влияние этапов испарения навески на свойства плёнок соединений A^IVB^VI // Физика и химия обработки материалов. – 1979. – № 7. – С. 159-161.

2. Фреик Д.М., Лоп’янка М.А., Прокопив В.В., Галущак М.А. Математическое планирование и оптимизация получения плёнок SnTe – PbTe методом горячей стенки // Физическая электроника. – 1985. – Вып. 31. – С. 73-78.

3. Salij Y.P., Lishynsky I.M., Galushchak M.O., Mateik G.D. Formation and self-compensation Defect in the process of Doping of PbTe Thin Films by in during their Growth from vapor Phase // Фізика і хімія твердих тіл. Вісник Івано-Франківського крайового відділення УФТ та Прикарпатського університету. – 1998.– № 6. – С. 80-86.

4. Фреик Д.М., Огородник Я.В., Галущак М.А., Межиловська Л.Й., Купчак В.М. Особливості зміни структурних параметрів плівок телуриду олова при альфа-опроміненні // Вісник Львівського ун-ту. Серія Фізика. Фізика конденсованих систем. – 1991. – Вип. 29. – С. 115-119.

5. Freik D.M., Galushchak M.O., Ivanyshyn I.M., Shperun V.M., Zapukhlyak R.I., Pyts M.V. Thermoelectric properties of solid solutions based on tin telluride // Semiconductor Physics. Quantum Electronics. Optoelectronics. 2000. – V. 3. – № 3. – P. 287-290.

6. Лісняк С.С., Фреїк Д.М., Галущак М.О., Прокопів В.В., Іванишин І.М. Борик В.В. Кристалоквазіхімія дефектів у халькогенідах свинцю // Фізика і хімія твердого тіла. – 2000. –Т. 1,– № 1. – С. 131-134.

7. Фреїк Д.М., Прокопів В.В., Галущак М.О., Павлюк Л.Р., Козич О.В., Кристалохімія власних атомних дефектів і термодинамічний n-p-перехід у кристалах PbSe // Фізика і хімія твердого тіла. – 2000. –Т. 1,– № 1. – С. 83-87.

8. Galushchak M.O., Freik D.M., Ivanyshyn I.M., Lisak A.V., Pyts M.V. Thermoelectric properties and defective subsystem in doped telluride of tin // Journal of Thermoelectricity. – 2000. – № 1. – P. 42-50.

9. Галущак М.О., Павлюк Л.Р., Прокопів В.В., Матеїк Г.Д., Борик В.В. Рівноважна концентрація дефектів у кристалах селеніду свинцю // Фізика і хімія твердого тіла. – 2000. –Т. 1,– № 2. – С. 259-265.

10. Фреїк Д.М., Галущак М.О., Павлюк Л.Р., Козич О.В., Матеїк Г.Д. Особливості реалізації складної дефектної підсистеми у монохалькогенідах свинцю // Фізика і хімія твердого тіла. – 2000. –Т. 1,– № 2. – С. 307-317.

11. Freik D.M., Ruvinskii M.A., Galushchak M.O. Crystallochemistry of defects in lead telluride Films // Semiconductor Physics. Quantum Electronics and Optoelectronics. 2001. – V. 4. – № 1. – P. 5-8.

12. Рувінський Б.М., Фреїк Д.М., Рувінський М.А., Галущак М.О. Утворення металічної фази при синтезі плівок халькогенідів свинцю квазірівноважними методами // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. –Т.2,– № 1. – С. 153-159.

13. Галущак М.О., Межиловська Л.Й., Пиц М.В., Борик В.В., Матеїк Г.Д. Процеси окислення плівок телуриду олова в атмосфері кисню // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. –Т. 2,– № 2. – С. 213-215.

14. Рувінський Б.М., Фреїк Д.М., Рувінський М.А., Галущак М.О. Вплив випаровування у вакуумі на при поверхневий шар плівок халькогенідів свинцю // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. –Т. 2,– № 2. – С. 241-246.

15. Фреїк Д.М., Галущак М.О., Никируй Л.І., Кланічка В.М., Шперун В.М. Зонна структура, механізми розсіювання та кінетичні явища у кристалах n-PbTe // Український фізичний журнал. – 2001. –Т. 46,– № 4. – С. 499-502.

16. Галущак М.О., Фреїк А.Д., Павлюк Л.Р., Прокопів В.В., Бойчук В.М. Дефектна підсистема селеніду свинцю, легованого талієм // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. –Т. 2,– № 3. – С. 421-424.

17. Галущак М.О., Павлюк Л.Р., Фреїк А.Д., Нижникевич В.В., Матеїк Г.Д. Кристалохімія дефектів у легованих талієм плівках PbS // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. –Т. 2,– № 4. – С. 631-639.

18. Фреїк Д.М., Салій Я.П., Довгий О.Я., Галущак М.О., Калитчук І.В. Ефективні і локальні значення електричних параметрів у полікристалічних плівках телуриду свинцю // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. –Т. 2,– № 4. – С. 711-718.

19. Фреїк Д.М., Никируй Л.І., Межиловська Л.Й., Кланічка В.М., Галущак М.О., Шперун В.М. Закони дисперсії та механізми розсіювання носіїв заряду у кристалах n-PbSe // Український фізичний журнал. – 2001. –Т. 46,– № 10. – С. 1049-1052.

20. Галущак М.О., Павлюк Л.Р., Бойчук В.М., Матеїк Г.Д., Яцура А.М. Квазіхімія дефектів у телуриді свинцю, легованих талієм // Фізика і хімія твердого тіла. – 2002. –Т. 3,– № 1. – С. 131-139.

21. Фреїк Д.М., Павлюк Л.Р., Галущак М.О., Бойчук В.М., Яцура А.М. Атомні дефекти і електричні властивості епітаксійних плівок PbTe:In // Фізика і хімія твердого тіла. – 2002. –Т. 3,– № 2. – С. 31-40.

22. Фреїк Д.М., Павлюк Л.Р., Галущак М.О. Атомні дефекти і явище самокомпенсації у кристалічному PbTe:In // Фізика і хімія твердого тіла. – 2002. –Т. 3,– № 3. – С. 429-437.

23. Фреик Д.М., Рувинский Б.М., Рувинский М.А., Галущак М.А., Довгий О.Я. Влияние внутренних напряжений на дефектообразование в планках теллурида свинца при парофазной эпитаксии // Журнал физической химии. – 2002.–Т.76,– № 2. – С. 367-373.

24. Фреїк Д.М., Рувінський Б.М., Довгий О.Я., Галущак М.О. Дефектна підсистема плівок PbSe при парофазній епітаксії з участю кисню // Український фізичний журнал. – 2002. –Т. 47,– № 8. – С. 760-772.

25. Фреїк Д.М., Довгий О.Я., Галущак М.О., Калинчук І.В., Кланічка Ю.В. Вакуумний відпал і напрямлені неоднорідності електричних параметрів плівок n- і р-PbTe // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. – 2002. – № 37. – С. 99-105.

26. Фреїк Д.М., Рувінський Б.М., Рувінський М.А., Галущак М.О., Калитчук І.В. Атомні дефекти у плівках сульфіду свинцю при парофазній епітаксії // Фізика і хімія твердого тіла. – 2003. – Т. 4. – № 1. – С. 43-47.

27. Фреїк А.Д., Довгий О.Я., Рувінський Б.М., Калитчук І.В., Галущак М.О., Межиловська Л.Й. Напрямлені неоднорідності електричних параметрів і атомні дефекти у тонких плівках халькогенідів свинцю, відпалених в атмосфері кисню // Укранський фізичний журнал. – 2003. – Т. 48. – № 10. – С. 1085-1089.

28. Фреїк Д.М., Галущак М.О., Нижникевич В.В. Механізми розсіювання носіїв заряду у кристалах p-PbSe // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. – 2003. – Вып. 38. – С. 294-297.

Авторські свідоцтва, патенти

1. Устройство для получения пленок твердых растворов: А.с. 1550952 СССР, МКН С 30 В 23/02 / М.А. Галущак, А.А. Матадигусейнович, Д.М. Фреик, Г.М. Сендерская (СССР). – № 4363677; Зарегистр. 15.ХІ.1989. – 2 с.

2. Устройство для получения пленок твердых растворов: А.с. 1574697 СССР, МКН С 30 В 23/02 / М.А. Галущак, А.А. Матадигусейнович, О.В. Заверуха, Г.М. Сендерская (СССР). – № 4363676; Зарегистр. 1.03.1990. – 2 с.

3. Пат. № 43955А Україна, С 30В1/00. Спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, свинцю і германію: Пат. № 43955А Україна, С 30В1/00 / Фреїк Д.М., Запухляк Р.І., Шперун В.М., Галущак М.О., Михайльонка Р.Я. (Україна); Прикарпатський університет. – № 2000031540; Заявл. 20.03.00; Опубл. 15.01.02; Бюл. № 1. – 1 с.

4. Пат. № 43963А Україна, С 30В1/00. Спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі телуриду олова, свинцю і германію: Пат. № 43963А Україна, С 30В1/00 / Галущак М.О., Фреїк Д.М., Запухляк Р.І., Іванишин І.М., Прокопів В.В. (Україна); Прикарпатський університет. – № 2000053064; Заявл. 30.05.00; Опубл. 15.01.02; Бюл. № 1. – 1 с.

5. Спосіб отримання термоелектричних сплавів на основі SnTe, PbTe, GeTe: Пат. Україна МКВСЗО В 11/02/ Галущак М.О., Фреїк Д.М., Запухляк Р.І., Іванишин І.М., Прокопів В.В. (Україна); Прикарпатський університет. – № 2000052516. Заявлено 04.05.2000.

6. Спосіб отримання плівок халькогенідів свинцю методом термічного напилення у вакуумі: Пат. Україна МКВСЗО В 11/02/ Галущак М.О., Фреїк Д.М., Запухляк Р.І., Калинюк М.В., Никируй Л.І. (Україна); Прикарпатський університет. – № 2000063317. Заявлено 07.06.2000.

7. Пат. № 50128А Україна, 7 С 30В11/02. Спосіб отримання тонких плівок телуриду свинцю із великими значеннями термо-е.р.с. в атмосфері кисню: Пат. № 50128А Україна, 7 С 30В11/02 / Межиловська Л.Й., Галущак М.О., Довгий О.Я., Фреїк А.Д., Калитчук І.В. (Україна); Прикарпатський університет. – № 2001106882; Заявл. 10.10.2001; Опубл. 15.10.02; Бюл. № 10.

8. Пат. № 50130А Україна, 7 С 30В11/02. Спосіб отримання тонких плівок телуриду свинцю із великими значеннями термо-е.р.с. в атмосфері аргону: Пат. № 50130А Україна, 7 С 30В11/02 / Фреїк Д.М., Галущак М.О., Довгий О.Я., Павлюк Л.Р., Матеїк Г.Д. (Україна); Прикарпатський університет. – № 2001106884; Заявл. 10.10.2001; Опубл. 15.10.02; Бюл. № 10.

9. Пат. № 50176А Україна, 7 С 30В11/02. Спосіб отримання легованих плівок PbSe n- i p-типу: Пат. № 50176А Україна, 7 С 30В11/02 / М.О. Галущак, Л.Р. Павлюк, А.Д. Фреїк, О.Я. Довгий, В.В. Нижникевич (Україна); Прикарпатський університет. – № 2001117560; Заявл. 06.11.2001; Опубл. 15.10.02; Бюл. № 10.

10. Пат. № 43163А Україна, 7 С 30В11/02. Спосіб отримання термоелектричних сплавів телуриду свинцю – телуриду тербію: Пат. № 43163А Україна, 7 С 30В11/02. Галущак М.О., Фреїк Д.М., Михайльонка Р.Я., Нижникевич В.В., Матеїк Г.Д. (Україна); Івано-Франківський державний технічний університет нафти і газу. – № 2001031837. Заявлено 20.03.2001; Опубл. 15.11.01; Бюл. № 10.

11. Спосіб отримання легованих кристалів PbSe n- і p-типу: Пат. Україна МКВСЗО В 11/02/ Фреїк Д.М., Галущак М.О., Павлюк Л.Р., Бойчук В.М., Нижникевич В.В. (Україна); Прикарпатський університет. – № 2002010013. Заявлено 03.01.2002.

12. Спосіб отримання кристалічного PbTe n- і p-типу: Пат. Україна МКВСЗО В 11/02/ Фреїк Д.М., Галущак М.О., Павлюк Л.Р., Яцура А.М., Матеїк Г.Д. (Україна); Прикарпатський університет. – № 2002053911. Заявлено 14.05.2002.

Матеріали конференцій

1. Ткачук Р.З., Галущак М.А., Остапчук А.И., Фреик Г.Д. Вольт-емкостная спектроскопия эпитаксиальных баръерных структур на основе халькогенидов свинца // В кн.: Термодинамика и технология полупроводниковых кристаллов и плёнок. Материалы І Всесоюзной школы. Ивано-Франковск. Украина. – 1986. – С. 162.

   Возняк О.М., Салій Я.П., Галущак М.О., Тесленко І.М., Запухляк Р.І. Природа радіаційних дефектів у плівках селеніду свинцю при альфа-опроміненні // В кн.: Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали ІV Міжнародної конференції. Івано-Франківск. Україна. – 1993. – ч. І. – С. 303.

   Огородник Я.В., Галущак М.О., Павлюк М.Ф. Дослідження реальних радіаційно-опромінених плівок методами рентгенівської спектрометрії // В кн.: Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали ІV Міжнародної конференції. Івано-Франківск. Україна. – 1993. – ч. ІІ. – С. 223.

   Фреїк Д.М., Галущак М.О., Добровольська А.М., Шепетюк В.А. Оптимізація параметрів активних елементів на основі епітаксій них шарів A^IVB^VI // В кн.: Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали V Міжнародної конференції. Івано-Франківск. Україна. – 1995. – ч. ІІ. – С. 207.

   Галущак М.О., Матеїк Г.Д. Моделювання та ідентифікація власних атомних дефектів у телуриді олова // В кн.: Праці науково-технічних працівників і професорсько-викладацького складу Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу. Тез. Доп.–Івано-Франківск. Україна. – 1996. – С. 18.

   Галущак М.О. Фазові виділення у тонких плівках халькогенідів свинцю, вирощених із паравої фази // В кн.: Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали VІІІ Міжнародної конференції з фізики і технології тонких плівок. Івано-Франківск. Україна. – 2001. – С. 45.

   Фреик Д.М., Рувинский Б.М., Галущак М.А., Пиц М.В., Довгий О.Я., Никируй Л.И. Физика и технология наноструктур на поверхности плёнок халькогенидов свинца // В кн.: Nanomeeting – 2001. Материалы международной конференции. Минск. Беларусь. – 2001. – С. 132.

   Галущак М.О., Павлюк Л.Р. Особливості дефектної підсистеми у монохалькогенідах свинцю // Науково-технічна конференція професорсько-викладацького складу. Івано-Франківський національний технічний університету нафти і газу. Івано-Франківск. Україна. – 2001. – С. 58-60.

   Фреїк Д.М., Пиц М.В., Галущак М.О., Матеїк Г.Д., Прокопів В.В Дефектна підсистема і електронні властивості тонких плівок телуриду олова // В кн.: Вакуумные технологии и оборудование. Тр. IV международного симпозиума. Харьков. Україна. – 2001.– С. 11-14.

   Галущак М.О., Павлюк Л.Р. Термодинаміка і кристалохімія дефектів у легованому селеніді свинцю // В кн.: Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали VІІІ Міжнародної конференції з фізики і технології тонких плівок. Івано-Франківск. Україна. – 2001. – С. 258.

   Фреик Д.М., Галущак М.А., Павлюк Л.Р., Бойчук В.М. Термодинамика и квазихимия дефектов легированных плёнок селенида свинца // В кн.: Тонкие плёнки в оптике и электронике. Материалы 14-го международного симпозиума. – Харьков. – 2002. – С. 157.

   Galuschak M.O., Pavlyuk L.R., Freik A.D., Yatsura A.M., Mateik G.D. Quarychemistry of defects and electrical properties of PbSe:Te, PbTe:Te, PbTe:In doped crystals and layers // Physics of Electronuc Materials. International Conference Proceedings Kaluga. Russia, October 1-4. 2002.– P.203.

   Фреик Д.М., Галущак М.А., Павлюк Л.Р., Фреик А.Д., Яцура А.М. Дефектообразование и электрические свойства плёнок халькогенидов свинца легированных таллием // В кн.: Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах. “ФАГРАН – 2002” Тезисы докладов всеросийской конференции. – Воронеж. Россия – 2002. – С. 120-121.

   Павлюк Л.Р., Галущак М.О. Квазіхімія дефектів та електричні властивості легованих кристалів та тонких плівок PbSe:Te, PbTe:Te, PbTe:In // Науково-технічна конференція професорсько-викладацького складу. Івано-Франківський національний технічний університету нафти і газу. Івано-Франківск. Україна. – 2002. – С. 58-60.

   Фреик Д.М., Рувинский М.А., Галущак М.А. Физика и инженерия атомных дефектов и физико-химические процессы в эпитаксиальных структурах на основе халькогенидов свинца // In book: New Electrical and Electronic Technologies and Their Industrial Implementation. III International Symposium. Zakopane. Poland. 2003. p. 72-73.

   Галущак М.О., Павлюк Л.Р., Ваврик Т.О. Дефектна підсистема у плівках телуриду і селеніду свинцю, легованих талієм і індієм // В кн.: Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали ІХ Міжнародної конференції: У 2 Т. – Т. 1. – Івано-Франківськ: Місто НВ.– 2003. – С. 194-195.

   Галущак М.О. Вплив технологічних факторів і легування на процеси дефектоутворення і властивості кристалів і плівок AIVBVI // В кн.: Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали ІХ Міжнародної конференції: У 2 Т. – Т. 1. – Івано-Франківськ: Місто НВ.– 2003. – С. 192-194.

   Фреїк Д.М., Галущак М.О., Межиловська Л.Й., Фреїк А.Д., Яцура А.М. Атомні дефекти і фізико-хімічні властивості матеріалів інфрачервоної техніки на основі кристалів і плівок сполук A^IVB^VI // Міжнародна науково-технічна конференція “Сенсорна електроніка і мікросистемні технології”. Одеса. Україна. – 2004. – С. 48.

   Freik D.M., Galuschak M.A., Mezhylovska L.Y., Zukowski P., Partyka J. Defect formation mechanisms and modification of properties of the semiconductor compounds on bases A^IVB^VI // In book: Ion implantation and other applications of ions and electrons. V-th International Conference ION 2004. Kazimier Dolny, Poland. 2004. P. 89-90.

   Фреїк Д.М., Межиловська Л.Й., Галущак М.О., Матеїк Г.Д. Моделі атомних дефектів, їх взаємодія та динаміка в плівках халькогенідів свинцю // В кн.: ІІ Українська конференція з фізики напівпровідників УНКФН-2 (тези доповідей). Чернівці. Україна. – 2004. – С. 327.

   Freik D.M., Galuschak M.A., Ruvinsky M.A., Mezhylovska L.Y. Defect formation mechanisms and modification of semiconductor films of the compound A^IVB^VI // In book: Taikomoji fizika. Konferencijos Technologija. Kaunas. lithuania. 2004. p. 23-24.