Дисертація доктора філософії. Попович Андрій Володимирович. Вплив домішок 3d-елементів на структурні, оптичні та магнітні властивості об'ємних кристалів і тонких плівок напівпровідників АIIBVI.

Реєстраційний номер

0826U004829, Дисертація доктора філософії

На здобуття

Доктор філософії

Дата захисту

18-08-2026

Статус

Захищена

Назва роботи

Вплив домішок 3d-елементів на структурні, оптичні та магнітні властивості об'ємних кристалів і тонких плівок напівпровідників АIIBVI.

Здобувач

Попович Андрій Володимирович,

Керівник Столярчук Ігор Дмитрович
Опонент Никируй Любомир Іванович
Опонент Цибрій Зіновія Федорівна
Опонент Чорнодольський Ярослав Миколайович
Рецензент Кавецький Тарас Степанович

Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист

Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка

Опис

АНОТАЦІЯ Попович А.В. Вплив домішок 3d-елементів на структурні, оптичні та магнітні властивості об'ємних кристалів і тонких плівок напівпровідників АIIBVI. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 105 – Прикладна фізика та наноматеріали (10 – Природничі науки). – Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України, Дрогобич, 2026. Робота виконана на кафедрі фізики та інформаційних систем Дрогобицького державного педагогічного університету імені Івана Франка у 2022−2026 роках. Роботу присвячено дослідженню впливу легування домішками 3d-елементів перехідних металів на структуру, фазовий склад, оптичні та магнітні властивості об’ємних кристалів CdTe і плівок CdTe та ZnO. Модифіковано технологічні процеси синтезу шихти та вирощування з неї кристалів телуриду кадмію методом фізичного транспорту через парову фазу, що дозволило надійно отримувати сильнолеговані хромом монокристали CdTe. Здійснено імплантацію монокристалічних зразків CdTe високими флюенсами іонів Cr+ з енергією 500 кеВ, що дало змогу одержати приповерхневі шари, насичені легуючою домішкою. Експериментально встановлено оптимальні технологічні способи та термодинамічні умови для отримання тонких плівок CdTe та ZnO з вбудованими в їх кристалічну ґратку іонами Mn2+, Cr2+, Co2+ та Ni2+ методами імпульсної лазерної абляції та іонно-плазмового напилення на підкладках різного типу. Визначено граничну рівноважну розчинність Cr у CdTe під час вирощування кристалів із парової фази. Встановлено, що перевищення цієї межі призводить до фазового розшарування кристалографічного типу та формування упорядкованої системи квазідвовимірних преципітатів моноклинного Cr3Te4 усередині матриці CdTe у процесі післяростового охолодження кристалів. Показано, що імплантація іонами Cr+ високих флюенсів супроводжується розвитком поверхневого рельєфу та значним збільшенням шорсткості опромінених поверхонь CdTe, а також формуванням нанорозмірних преципітатів моноклінного Cr3Te4 у приповерхневій області кристалів, проте без її аморфізації. Виявлено різноманітність мікрорельєфів поверхні тонких плівок залежно від складу оксидних магніторозчинених напівпровідників та умов синтезу. Встановлено високу однорідність поверхні плівок Zn1-xMnxO на сапфірі, систему регулярних щільно розміщених нанопрутиків для плівок Zn1-xСоxO та систему регулярних конусоподібних виступів і наногранул на поверхні Zn1-xNixO. При трактуванні такого розмаїття мікрорельєфів враховано, що іони металів Mn2+, Co2+ та Ni2+ впливають на процес формування, сповільнюючи його в місцях їх знаходження та сприяючи проростанню на інших ділянках поверхні. Встановлено, що сильне легування Cr призводить до суттєвих змін механізмів оптичної екстинкції кристалів CdTe, що є наслідком перебудови системи точкових дефектів і утворення домішкових фаз. У межах теорії Бонч-Бруєвича кількісно описано розмиття урбахівського хвоста поглинання, зумовлене флуктуаційним електричним полем випадково розподілених у кристалічній ґратці CdTe заряджених точкових дефектів та визначено їх ефективну концентрацію. Показано, що в середній та далекій ІЧ-областях спектра екстинкція визначається розсіянням світла на вторинних фазах Cr3Te4, тоді як у ближній ІЧ-області додатковий внесок дає селективне поглинання, пов’язане з внутрішньоцентровими переходами замісних іонів Cr2+, а також визначено їх концентрацію залежно від рівня легування. З’ясовано особливості спектрів поглинання тонких плівок CdTe та ZnO із впровадженими іонами 3d-елементів в області краю фундаментального поглинання, зумовлені проявом s,p–d-обмінної взаємодії. На цій основі встановлено закономірності зміни ширини забороненої зони залежно від компонентного складу тонких плівок. Показано, що магнітне впорядкування у легованих під час вирощування об’ємних кристалів CdTe:Cr та в зразках CdTe, імплантованих іонами Cr+, переважно визначається феромагнітними нанопреципітатами Cr3Te4 за наявності внеску матриці Cd1-xCrxTe. Виявлено просторову магнітну неоднорідність цих матеріалів, а також магнітокристалічну анізотропію кристалів CdTe: Cr унаслідок наявності вторинних домішкових фаз. Встановлено феромагнітне впорядкування за кімнатної температури для тонких плівок Zn1-xCoxO та Zn1-xNixO, отриманих методом іонно-плазмового напилення. Ключові слова: CdTe, ZnO, монокристали, тонкі плівки, легування, 3d-елементи, магнетизм, оптичні властивості, домішка, іонна імплантація, структурні дефекти, преципітація, морфологія, поглинання, електронний парамагнітний резонанс.

Дата реєстрації

2026-08-24

Додано/оновлено в НРАТ

2026-08-24 / 2026-08-25