Анотація до роботи:

Часовський К. В.. Синтез і дослідження фізичних властивостей плівок стабілізованої при низьких температурах d- фази Bi₂O₃. - Рукопис.

Дисертація містить результати дослідження структурних, мікроструктурних, електрофізичних властивостей плівок d-Bi₂O₃, отриманих реактивним магнетронним розпиленням. Проведено експериментальні рентгенофазові, електроннооптичні й електронографічні дослідження, дослідження мікроструктури поверхні за допомогою оптичного мікроскопа, температурної стабільності розпаду метастабільних фаз плівок, діелектричних спектрів. Виведено аналітичний вираз, який дозволяє описати діелектричні спектри й визначити параметри, що характеризують електрофізичні процеси в плівках d-Bi₂O₃. Аналіз всіх отриманих результатів дозволяє припустити, що стабілізація високотемпературної d-фази Bi₂O₃ при низьких температурах стає можливою завдяки малому розміру кристалітів і наявності навколо них прошарку аморфної фази, а також, що в провідності беруть участь як електрони, так й іони кисню.

1. Проведено дослідження будови, температурної стабільності, мікроструктурних та електрофізичних властивостей монофазних плівок різних фаз оксиду вісмуту (ІІІ) для розробки технології отримання плівок оксиду вісмуту d-Bi₂O₃ методом реактивного магнетронного розпилення.

1. Вперше методом реактивного магнетронного розпилення, який дозволяє отримувати метастабільні монофазні плівки, отримано плівки високотемпературної d-фази Bi₂O₃ у метастабільному стані при кімнатній температурі й детально досліджений вплив технологічних параметрів на структуру, мікроструктуру й електрофізичні властивості плівок оксиду вісмуту.

2. Вперше проведено дослідження будови та мікроструктури плівок d-Bi₂O₃ за допомогою рентгенофазового аналізу, оптичної та електроннооптичної мікроскопії та встановлено розмір блоків і зерен, що створюють отримані плівки, визначено постійну елементарної кристалічної ґратки для плівок d-Bi₂O₃.

4. Вперше досліджено температурну стабільність при розпаді плівок d-Bi₂O₃. Ці дослідження показують, що розпад плівок метастабільних фаз при термообробці приводить до утворення стабільної a-фази. Метастабільна b-фаза після термообробки перетворюється безпосередньо в a-фазу. Розпад аморфної фази в a-фазу відбувається через проміжну метастабільну b-фазу. Метастабільна d-фаза розпадається в стабільну a-фазу також через проміжну b-фазу, однак при такому розпаді b-фаза виявляється більш стійкою у вакуумі, у той час як d-фаза – на повітрі.

5. Вперше виконано дослідження діелектричних спектрів плівок d-Bi₂O₃ та встановлено, що у високочастотній області плівки проявляють себе як ідеальний діелектрик, а спостережуване в цій області насичення діелектричної проникності при величині ~30 за значенням близьке з відомими літературними даними для полікристалічного a-Bi₂O₃ і плівок Bi₂O₃. У низькочастотній області при високих температурах проявляється об'ємно зарядова поляризація, що супроводжується утворенням області об'ємного заряду. У проміжній області спостерігається дисперсія між цими двома видами поляризації.

6. Вперше проведено аналітичний аналіз експериментальних діелектричних спектрів та вибрана модель, що має фізичне обґрунтування. Апроксимація експериментальних даних моделлю, що описує двополюсник, який складається з активного опору й двох “універсальних” ємностей, дозволила визначити параметри, що характеризують досліджувані плівки d-Bi₂O₃. Аналіз поведінки графіків частотної й температурної залежності ємності й питомої провідності дозволяє зробити висновок, що опір R відповідає питомій провідності об'єму плівок, ємність С_n(w) – об'ємній ємності С, а ємність С_m(w) – ємності об'ємного заряду.

7. Вперше запропоновано механізми поляризації й електропровідності в плівках d-фази Bi₂O₃, які ураховують утворення об'ємного заряду на електродах. Зміна питомої провідності s` із частотою свідчить про стрибковий характер провідності в плівках d-Bi₂O₃. Активаційний характер зміни питомої провідності s(0) у такому випадку пояснюється зміною рухливості носіїв заряду m. Зміна питомої провідності плівок d- Bi₂O₃ на постійному струмі s(0) у циклі нагрівання-охолодження і при зміні парціального тиску кисню обумовлена зміною концентрації дефектів n_i, приблизно кисневих вакансій. Збільшення провідності зі зменшенням парціального тиску кисню свідчить про електронний n-тип часткової електропровідності в плівках d-Bi₂O₃. Зменшення електропровідності більш ніж на два порядки при розпаді плівок d-фази Bi₂O₃ в a- фазу свідчить про зменшення ступеня розупорядкованості в отриманих у такий спосіб плівках. Існування іонної електропровідності в досліджуваних плівках d-фази Bi₂O₃ підтверджується залежністю електропровідності від парціального тиску кисню, яка проявляється на температурних залежностях провідності гістерезисом, появою в плівках d-Bi₂O₃ термоЕРС, що залежить від тиску, а також не стаціонарністю й нелінійністю вольт-амперних характеристик плівок d-фази Bi₂O₃.

Публікації автора:

1. Черненко И. М., Часовский К. В. Вакуумная технология получения тонких диэлектрических пленок. // Сборник докладов 4-го Международного симпозиума “Вакуумные технологии и оборудование” - Харьков: – 2001. - С. 324-327.

   Черненко И.М., Часовский К.В., Сеферовский Ю.В. Реактивное магнетронное напыление пленок оксидов цинка, олова, висмута, ванадия. // Вiсник Днiпропетровського університету. Фізика. Радiоелектронiка. - 2002. Вип. 9, – С. 114-116.

   Черненко І. М., Часовський К. В., Катков В. Ф. Одержання плівок оксиду вісмуту напилюванням у магнетронній системі // Фізика і хімія твердого тіла – 2001. - Т. 2, № 4, - С. 719-722.

   Черненко І. М., Часовський К. В., Тарасенко Ю. С. Напилювання і властивості плівок оксидів олова і цинку // VIII Мiжнародна конференцiя “Фізика i технології тонких плівок” - Івано-Франківськ: - 2001. - С.225.

   Черненко І. М., Часовський К. В., Катков В. Ф. Стабілізація d-фази плівок Bi₂O₃ при 300 К. // Фізика і хімія твердого тіла – 2002. - Т. 3, № 3, - С. 531-534.

   Черненко І. М., Часовський К. В., Катков В. Ф. Одержання плівок оксиду вісмуту напилюванням у магнетроннiй системi // VIII Мiжнародна конференцiя “Фізика i технології тонких плівок” - Івано-Франківськ: - 2001. - С.226.

   Черненко И. М., Часовский К. В., Мысов О. П. Микроструктура тонких пленок оксидов висмута // Сборник докладов 13-го Международного симпозиума “Тонкие пленки в оптике и электронике” – Харьков: - 2002. - С. 187.

   Черненко И. М., Часовский К. В., Катков В.Ф. Исследование кинетики распада метастабильных модификаций пленок оксида висмута. // Сборник докладов 12-го Международного симпозиума “Тонкие пленки в электронике” – Харьков: - 2001. - C. 238-240.

   Черненко И. М., Дуда В.М., Часовский К. В. Распад метастабильной d-фазы в пленках Bi₂O₃ // X Мiжнародна конференцiя “Фізика i технології тонких плівок” - Івано-Франківськ: - 2005. Т.1, - С. 276.

   Черненко И. М., Часовский К. В. Характер проводимости пленок оксида висмута // Вісник Донецького університету. Серія А. Природничі науки. - 2002. №2, - С.306-311.

   Черненко И.М., Дуда В.М., Часовский К.В. Диэлектрические спектры пленок d-Bi₂O₃ и их моделирование свойствами эквивалентного двухполюсника. // Вiсник Днiпропертовського унiверситету. Фiзика і Радiоелектронiка. - 2004. Вып.12., – С. 168-170.

   Черненко И. М., Дуда В.М., Часовский К. В. Диэлектрические спектры пленок d-Bi₂O₃ // X Мiжнародна конференцiя “Фізика i технології тонких плівок”, Івано-Франківськ: - 2005. Т.1, - С.276.