Методом сканирующей силовой микроскопии (ССМ) исследовались каталитические наночастицы Ni, осажденные на подложку из кварцевого стекла путем разложения углеродных нанотруб. Полученные ССМ-изображения были обработаны на компьютере с применением оригинального алгоритма численной деконволюции, который позволил определить реальные размеры и форму наночастиц. Были зарегистрированы отдельно расположенные частицы с диаметрами от 20 до 200 nm. Проведенный анализ ССМ-изображений показал, что форма частиц Ni близка к сферической, что хорошо согласуется с данными просвечивающей электронной микроскопии.

Проведено электронно-микроскопическое изучение синтетических опалов, в регулярно расположенные пустоты которых введен теллур либо из расплава под давлением, либо из раствора. В первом случае выявлена трехмерная решетка из связанных друг с другом через мостики кластеров теллура. При переходе от одного к другому они сохраняют одну и ту же кристаллографическую ориентацию. Эти данные свидетельствуют о том, что при охлаждении объекта после введения теллура происходит его направленная кристаллизация, которая контролируется, возможно, каналами между кластерами. При втором способе введения теллура образуется неоднородная кластерная решетка: объемные кластеры вырастают не во всех пустотах. Поверхность большинства силикатных сфер покрыта тонким несплошным слоем теллура. Такая структура кластерной решетки обеспечивает нелинейную вольт-амперную характеристику объекта в целом. Продемонстрирована принципиальная возможность инженерии кластерных решеток, отличающихся структурными параметрами.

Исследованы магнитные и электрические свойства, а также их температурные зависимости для пленок кобальта, полученных в условиях высоких скоростей конденсации (105-106 Angstrem/s). Последовательный отжиг выявил несколько неравновесных состояний кобальта при переходе от исходной метастабильной структуры к обычной ГПУ-структуре. Особенности свойств рассматриваются с позиций нанокристаллического состояния образцов. Обсуждаются также модельные представления микрокластерных образований в исследуемых пленках.

Представлены экспериментальные результаты по изучению характеристик кластерных материалов, полученных методом резонансной лазерной фотохимии. Изучено влияние редокс-реагентов, используемых в фотопроцессе, на размеры и форму кластерных структур золота. Минимальные размеры структур, измеренные методом электронной микроскопии, составляют 30--50 nm. При использовании в качестве редокс-реагентов органических кислот синтезируются фрактальные структуры, сформированные из плоских чешуек. Редокс-реагенты на базе спиртов формируют кластерные структуры фрактального типа, состоящие из сферических кластеров.

Методом малоуглового рентгеновского рассеяния исследовалась структура нанопористого углерода, получаемого путем хлорирования карбидных соединений с различной кристаллической структурой (SiC, TiC, Mo2C). Измерения проводились в режиме рефлектометрии и при прохождении рентгеновского пучка через образец. Полученные угловые зависимости интенсивности рассеяния интерпретированы как результат рассеяния от наночастиц различных размеров. Путем разложения экспериментальных кривых на компоненты, соответствующие частицам с различным радиусом инерции Rg, найдены функции распределения рассеивающих частиц по радиусам инерции m(Rg). Показано, что независимо от типа исходного карбида наибольшую долю объема в пористом углероде составляют частицы с Rg~5 Angstrem. Образцы, полученные из разных карбидов, различаются по степени однородности размеров наночастиц. Наиболее однородными по размеру оказываются наночастицы в образцах, полученных из SiC, в которых среднее значение Ravg

Упруго-деформированное состояние интерфейса в структурах, полученных прямым сращиванием кремния, было исследовано методами рентгеновской дифракционной топографии и ИК-спектрометрии. Характер контраста, наблюдавшийся на рентгеновских топограммах, и осцилляции интенсивности на ИК-спектрах свидетельствовали о периодическом распределении деформации, обусловленном длиннопериодной микрошероховатостью поверхности сращиваемых пластин. При этом локальная микрошероховатость не превышала 2 Angstrem и не оказывала заметного влияния на структурное состояние интерфейса. Был проведен сравнительный анализ двух типов структур: (1) с гладким интерфейсом, изготовленных по традиционной технологии сращивания, и (2) с интерфейсом в виде регулярного рельефа. В структурах второго типа было обнаружено снижение уровня деформации более чем на порядок. Предложена модель, объясняющая наблюдавшееся снижение уровня упругих напряжений от сросшихся участков интерфейса как результат упругой релаксации свободных поверхностей полостей искусственного рельефа, выражавшейся в виде их прогиба и перемещения.

Выполнены три эксперимента по рекристаллизации теллура в условиях микрогравитации с использованием модифицированного метода Бриджмена в печи "Кристаллизатор ЧСК-1" на борту космической станции "МИР". Исследованы особенности электрофизических свойств полученных образцов: кристаллическая структура, распределение примесей и дефектов, концентрация и подвижность носителей заряда. Проведено сопоставление с параметрами кристаллов, переплавленных аналогичным методом при нормальном уровне гравитации. Обнаружено, что рекристаллизованные в замкнутом объеме в условиях микрогравитации образцы теллура "отрываются" от стенок контейнера, касаясь его только в нескольких точках. Это приводит к таким явлениям, как рост кристалла со свободной поверхностью и глубокое переохлаждение. Исследование распределения электрически активных примесей по длине слитков указывает на присутствие в расплаве в условиях микрогравитации конвективных потоков термокапиллярного происхождения, усиливающихся при "отрыве" расплава от стенок ампулы. Учтены вклады примесей и электрически активных структурных дефектов в распределение носителей заряда. Путем частичной рекристаллизации теллура в замкнутом объеме в условиях микрогравитации выращен монокристалл, сравнимый по электрическим характеристикам с кристаллом, выращенным по методу Чохральского в нормальных условиях.

Проанализированы кривые малоуглового рентгеновского рассеяния от образцов нанопористого углерода npor-C, полученных из поликристаллических alpha-SiC, TiC и Mo2C и монокристалла 6H-SiC. С помощью разработанного алгоритма учтены поправки к экспериментальным кривым на интенсивность первичного пучка, прошедшего через образец, и высоту приемной щели при измерениях. В структуре npor-C выявлены две системы нанокластеров, различающиеся характером упаковки структурных элементов: мелкомасштабные массовые фракталы с размерностью 1

Рассмотрены особенности твердофазного синтеза сильно нестехиометрических карбидов с контролируемой концентрацией структурных вакансий в подрешетке углерода. Выделены четыре основные стадии синтеза нестехиометрических карбидов методом твердофазного спекания. Показано, что негомогенность сильно нестехиометрических соединений приводит к уширению дифракционных отражений. Впервые найдено функциональное соотношение между уширением и негомогенностью и предложен основанный на дифракционных измерениях метод количественной оценки степени гомогенности нестехиометрических соединений. Сделанные выводы проиллюстрированы определением степени гомогенности нестехиометрического карбида ниобия на основе экспериментальных данных по ширине рентгеновских дифракционных отражений. Определены условия термической обработки, обеспечивающие получение нестехиометрических карбидов переходных металлов IV и V групп в неупорядоченном или упорядоченном состояниях. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты N 95--02-03549a, 98-03-32856a, 98-03-32890a и 99-03-32208a).

Показана возможность выращивания методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) с ВЧ-плазменным возбуждением азотного разряда колончатых кристаллов GaN нанометровых размеров и исследованы просвечивающей электронной микроскопией (ПЭМ) типы и распределение дефектов в таких наноструктурах на подложках сапфира (0001). С помощью ПЭМ выяснено, что независимо от наличия начального низкотемпературного буферного слоя происходит развитие инверсных доменов практически от интерфейса, определен критический диаметр колонн, свободных от дислокаций, их плотность и средние размеры. Показана зависимость плотности дислокаций, их пространственного распределения и средних размеров колонн от наличия низкотемпературного буферного слоя. Нанометровые размеры выращенных кристаллов позволяют надеяться на дальнейшее использование их и самого метода роста для получения МПЭ квантоворазмерных объектов (квантовых точек и проволок) в перспективной системе AlGaInN. Работа проводилась в рамках проекта РФФИ N 99-02-17103 и Программ Министерства науки "Физика твердотельных наноструктур".