Методами оже-электронной и фотоэлектронной спектроскопии валентной зоны с угловым разрешением и Si(2p) внутреннего уровня, а также дифракции медленных электронов исследованы особенности электронной и кристаллической структуры систем, сформированных в процессе напыления слоев кремния на поверхность монокристаллических пленок Gd (0001) и Dy (0001) с последующим термическим отжигом при температуре T=450-500oC. В результате исследований было показано, что сформированные системы могут быть описаны как исходные монокристаллические пленки Gd и Dy с трехмерными островками силицидов этих металлов, расположенными на поверхности соответствующих металлических пленок. Данная работа выполнена при финансовой поддержке ГНТП "Поверхностные атомные структуры" (проект N 2.1.99) и Российского фонда фундаментальных исследований (проект N 96-03-34107).

Рассчитана тонкая структура основного уровня экситона в сферическом нанокристалле полупроводника со структурой цинковой обманки и вюрцита с учетом короткодействующей и дальнодействующей (неаналитической) составляющих обменного взаимодействия. Найдена зависимость от зонных параметров для вклада дальнодействующего обменного взаимодействия в спиновый гамильтониан, описывающий расщепление основного экситонного уровня. Исследовано влияние на тонкую структуру экситонного уровня различия фоновых диэлектрических проницаемостей нанокристалла и диэлектрической матрицы, в которой он синтезирован. Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант N 98-02-18267).

Приведены результаты исследований процессов формирования пленок теллурида кадмия при конденсации из паровой фазы на подложку, вдоль которой приложено тепловое поле градиента температуры. Представлены результаты технологических, геометрических, электронографических и электронно-микроскопических исследований. Установлено, что тепловое поле градиента температуры изменяет продолжительность стадии оствальдовского созревания (ОС) и при определенных условиях способствует повышению совершенства формирующейся структуры. Выявлен механизм действия теплового поля на ОС. Продемонстрировано согласие с современной теорией формирования пленок. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 99-03-32676).

Исследованы изменение морфологии поверхности и кинетика фазового превращения в золь-гель тонких пленках цирконата-титаната свинца (PZT) в процессе быстрого термического отжига с помощью in situ измерений интенсивности отраженного рассеянного света и регистрации последовательных мгновенных изображений, полученных с помощью оптического микроскопа. Кроме того, изучалось изменение степени совершенства текстуры, доли растущей фазы и угловой зависимости интенсивности рассеянного света в частично отожженных образцах. Параметры, характеризующие кинетику фазового превращения пирохлор--перовскит, извлекались с помощью математической обработки экспериментальных данных. Показано, что кинетика фазового превращения и кристаллическая текстура пленок существенно зависят от температуры пиролиза. Рассмотрен механизм формирования текстуры. Работа выполнена при частичной поддержке программы "Университеты России: фундаментальные исследования" (грант N 5563), Министерства образования РФ (грант N 97-0-7.1-236) и Американского фонда гражданских исследований и развития независимых государств бывшего Советского Союза (грант N REC-005).

Малоцикловая поверхностная усталось остается относительно малоизученной областью. Особенно это относится к накоплению поверхностных повреждений при наноконтактном взаимодействии твердых тел. Предлагается новый метод моделирования усталости при быстропротекающем наноконтактном взаимодействии, основанный на циклическом динамическом наноиндентировании. Результаты исследований на модельных монокристаллах LiF и промышленной керамике ZrO2 показывают, что при малом числе циклов N~ 20 происходит упрочнение материала под индентором, которое с увеличением N сменяется разупрочнением, проявляющемся в образовании и росте микротрещин. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 01-02-16573) и Министерства образования Российской Федерации (грант N E00-34-123).

В рамках феноменологической модели многослойной структуры, построенной из чередующихся тонких пленок из сегнетоэлектрика и параэлектрика, исследованы размерные эффекты в действительной и мнимой частях динамической диэлектрической восприимчивости. Показано, что частотные зависимости линейного диэлектрического отклика хорошо аппроксимируются формулой типа демпфированного осциллятора, в которой статическая восприимчивость, время релаксации и частота мягкой моды зависят от толщины слоев и температуры. Статическая восприимчивость и время релаксации становятся аномально большими при критических толщине и температуре, соответствующих наведенному толщиной сегнетоэлектрическому фазовому переходу, и уменьшаются при увеличении толщины слоев. Предсказано существование спектров собственных колебаний поляризации, частоты которых зависят от толщины. Среди этих колебаний имеется мягкая мода, частота которой обращается в нуль как при критической толщине, так и при критической температуре. Показано, что все эти частоты лежат ниже частоты мягкой моды толстой пленки, в которой градиентом поляризации можно пренебречь. Проведено сравнение теории с результатами измерений дисперсии диэлектрического отклика в многослойной структуре PbTiO3--Pb0.72La0.28TiO3. Показано, что теория достаточно хорошо описывает эксперимент.

Совершенство структуры нанокристаллов в сплавах разного химического состава исследовано методами рентгенографии и высокоразрешающей электронной микроскопии. Во всех изученных сплавах при кристаллизации аморфной фазы была сформирована нанокристаллическая структура. Размер нанокристаллов зависит от химического состава сплава и в сплавах на основе алюминия меняется от 5 nm в Al89Ni5Y6 до 12 nm в Al82Ni11Ce3Si4. Размер нанокристаллов в сплавах на основе никеля составляет 15--25 nm. Нанокристаллы Al являются преимущественно бездефектными, лишь в отдельных нанокристаллах встречаются микродвойники. Зависимость полуширины дифракционных линий пропорциональна \sectheta, что свидельствует о преимущественном вкладе дисперсности в уширение. Нанокристаллы в сплавах никеля содержат многочисленные двойники, дефекты упаковки, дислокации. Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (проекты N 99-02-17459 и 99-02-17477).

Изучена технология синтеза тонких пленок феррита Ba-M методом реактивного радиочастотного диодного распыления керамической мишени BaO· nFe2O3. Подложками служили предварительно отожженные пластинки из кварца. Исследовано влияние количества ионов Ba на кристаллические, магнитные свойства и микроструктуру пленок. Обсуждаются связи между величиной dHc/dT и микроструктурой пленки. Полученные пленки удовлетворяют требованиям, предъявляемым к носителям информации со сверхвысокой плотностью записи. Работа выполнена при поддержке Китайского фонда поддержки науки (National Scientific Foundation of China) и Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 01-02-17889).

Тонкие пленки псевдоаморфного GaN (a-nc-GaN), а также его сплавов с индием InxGa1-xN (x=0.04 и 0.16) были приготовлены методом магнетронного распыления металлической мишени в плазме реактивной атмосферы смеси азота с аргoном. Пленки a-nc-GaN кодопировались акцепторной примесью Zn и набором РЗМ-примесей: Ce, Tb, Er, Sm и Eu. Спектры фотолюминесценции (ФЛ), возбуждаемой азотным лазером с длиной волны lambda=337 nm, были измерены для всех составов и набора примесей при комнатной температуре и 77 K. Показано, что псевдоаморфная (a-nc) матрица GaN имеет высокоэнергетический край ФЛ при тех же значениях энергии, что и кристаллический (эпитаксиальный) c-GaN. Акцепторная примесь Zn, как и в c-GaN стимулирует голубое излучение, однако спектр ФЛ существенно более размыт, температурное гашение ФЛ практически отсутствует. Введение In в количестве 16 at.% приводит к высокоинтенсивной ФЛ с размытым пиком при 2.1-2.2 eV; ФЛ сплава обнаруживает температурное гашение, составляющее 3-4 раза в интервале 77-300 K. Время спада ФЛ-ответа увеличивается до 50 mus. РЗМ-примеси входят в аморфную сетку GaN в виде трехвалентных ионов и дают узкополосные (за исключением Ce) спектры высокой интенсивности, что свидетельствует как о высокой растворимости РЗМ-примесей в a-nc-GaN, так и о формировании анионной подрешеткой GaN эффективного кристаллического поля с локальной симметрией, способствующей ослаблению правил запрета на внутрицентровые f-f-переходы.

Описаны особенности структуры и механических свойств наноструктурных тонких пленок на основе карбидов, нитридов и боридов переходных металлов. Выполнен сравнительный анализ механизмов локализованной деформации пленок при наноиндентировании. Показано, что для прогнозирования склонности материала к образованию полос сдвига при деформации может использоваться параметр H3/E2, описывающий сопротивление материала пластической деформации. Установлено, что столбчатая природа пленок играет важную роль при деформации, осуществляемой путем скольжения столбчатых элементов структуры параллельно приложенной нагрузке. Работа выполнена при поддержке программы МНТЦ (проект N 1852).