Токій Н. В. Моделювання впливу дефектів кристалічної будови на електронну підсистему кристалу

Дисертація присвячена питанням виявлення механізмів формування структур і фізичних властивостей кристалічних середовищ різних типів з іонним, ковалентним і металевим зв'язками. Розроблено методику моделювання впливу дефектів низької розмірності (домішок, вакансій, локальних вигинів, дислокацій, зовнішніх поверхонь) на атомну й електронну структури таких кристалів, що визначають їх конструкційні та функціональні властивості. Моделювання включає розрахунок впливу цих дефектів на електронний енергетичний спектр, електронне зображення, електронні, парамагнітні, транспортні і механічні властивості кристалів, у рамках теорії сильного зв'язку, теорії дислокацій, теорії дифракції електронів. За допомогою комп'ютерного моделювання в рамках однієї квантово-механічної моделі розрахована електронна структура та передбачено вплив усіх домішкових d- елементів у діоксиді цирконію на транспортні властивості аніонної вакансії. На підставі розробленої методики встановлена реальна атомна структура домішкових центрів літію і фосфору в ковалентному алмазі за допомогою порівняння результатів комп'ютерного моделювання електронної структури з експериментальними даними по напівпровідникових і парамагнітних властивостях. Встановлено параметри реальної структури релаксованої (1х1) і реконструйованої (2х1) атомарно-чистої і покритої воднем поверхні (111) алмазу, що контролюють парамагнітні властивості алмазних мікро- і нанопорошків, а також фотоелектричні властивості алмазних плівок. Розвинуто динамічну квантово-механічну теорію електронно-мікроскопічного зображення локального неоднорідного вигину кристалічної ґратки, що враховує зміну умов проходження електронного пучка при зміні кута нахилу фольги, що дозволяє вимірювати компоненти тензора вигину-крутіння. Визначено параметри локального дипольного вигину, що контролюють фізико-механічні властивості металів і сплавів. Використовуючи отримані параметри, установлена можлива дислокаційна структура такого вигину, розраховані поля деформацій і оцінені поля напружень, що викликані цим вигином у пластині та необмеженому кристалі. Створено фізичні основи цілеспрямованого формування сполуки та структури кристалів з низьковимірними недосконалостями, що мають нові корисні властивості.