Хоменкова Л. Ю. Структурні перетворення та нерівноважні електронні процеси в нанокомпозитах на основі широкозонних оксидів

Дисертацію присвячено встановленню особливостей фізичних процесів, які зумовлюють термостимульовані структурні перетворення в нанокомпозитах на основі оксидів кремнію, алюмінію, гафнію та цирконію, легованих одним або декількома типами домішок (кремнієм, германієм, рідкоземельними іонами) та з’ясуванню впливу цих процесів на оптичні, електричні та люмінесцентні характеристики нанокомпозитів та структур на їх основі. На основі систематичних досліджень продемонстровано, що метод магнетронного напилення дозволяє виготовляти тонкі композитні шари з заданими характеристиками, а також багатошарові структури на їх основі. Встановлено, що основним механізмом утворення зародків кремнію в оксидних шарах, легованих кремнієм, є спінодальний розпад та висхідна дифузія кисню. З’ясовано механізм люмінесценції в таких матеріалах та встановлено ключову роль кремнієвих кристалітів в збудженні люмінесценції рідкоземельних іонів. Виявлено, що згасання ФЛ рідкоземельних іонів в шарах (Si,Er)-SiO2 та (Si,Nd)-SiO2, відпалених за високих температур, обумовлено процесами сегрегації рідкоземельних іонів та формуванням відповідних силікатів. Встановлено чинники, що дозволяються стабілізувати аморфну структуру оксидів HfO2 та ZrO2 , а також показано, що при термічних відпалах шарів Si-HfO2, який призводить до формування Si кристалітів, вони залишають вкритими оболонкою SiOx, яка відокремлює їх від матриці HfO2. Показано можливість утворення Ge кристалітів в HfO2 та ZrO2 за рахунок спінодального розпаду, який відбувається за нижчих температур, ніж розпад Si-HfO2, що дозволяє створювати Ge кристаліти, вбудовані в аморфну матрицю HfO2 або ZrO2. Продемонстровано ефекти пам’яті в таких матеріалах.Запропоновано методику неруйнівного експресного контролю оптичних та структурних властивостей цих матеріалів шляхом поєднання методів спектральної еліпсометрії та інфрачервоної спектроскопії.