Предложено несколько принципиально новых независимых in situ методик для определения динамических физико-механических свойств материалов в микрообъемах и выявления микромеханизмов формирования отпечатка и зоны деформирования вокруг него. Обнаружена многостадийность процесса внедрения твердого индентора и формирования зоны деформирования. На примере ионных кристаллов показано, что отпечаток проходит следующие основные стадии своего формирования: стадию чисто упругой деформации материала, стадию моноатомного вытеснения материала из-под индентора и, наконец, заключительные стадии, в которых определяющую роль играет дислокационная пластичность. Определены кинетические, диссипативные и активационные параметры процесса внедрения и выявлены доминирующие микромеханизмы массопереноса на каждой стадии.

Рассмотрим источник ионов и электронов на основе магнетронного разряда с холодным полым и неохлаждаемым стержневым катодами с улучшенными физическими и общетехническими характеристиками.

Проведен сравнительный анализ одноэлектронной матрицы плотности кристалла в базисе локализованных орбиталей, полученной в двух вариантах техники проектирования: A --- проектирование кристаллических орбиталей на пространство атомных орбиталей и B --- проектирование атомных функций на пространство кристаллических орбиталей. Предложено упрощение метода B, позволяющее избежать при его реализации трудоемких расчетов с большим числом вакантных кристаллических орбиталей. В рамках обоих методов выполнены расчеты локальных характеристик (атомные заряды и ковалентности, порядки связей) электронной структуры ряда кристаллов (Si, SiC, GaAs, MgO, кубический BN и TiO2 в структуре рутила) методом функционала плотности, в обобщенном градиентном приближении, в базисе плоских волн и с использованием сохраняющих норму псевдопотенциалов. Установлено, что оба варианта техники проектирования приводят к близким результатам для локальных характеристик электронной структуры. Для кристалла TiO2 в структуре рутила проведено сравнение локальных характеристик электронной структуры, полученных на основе техники проектирования и с помощью построения вариационным методом функций Ваннье атомного типа (ФВАТ) в минимальном валентном базисе на основе расчета кристаллических орбиталей в приближении линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО). Показано, что несмотря на использование существенно различных базисов в расчетах кристаллических орбиталей (плоские волны в технике проектирования и ЛКАО в методе ФВАТ) локальные характеристики электронной структуры имеют близкие значения.

Отмечено, что основной причиной, приводящей к деградации монокристаллов Si после нагрева, являются структурные преобразования, связанные с частичным превращением алмазоподобного Si в кремний со структурой белого олова. Причиной этих превращений, наблюдаемых при высоких давлениях, является возникновение многочисленных очагов концентрации напряжений вследствие анизотропии теплового расширения различно ориентированных микрообъемов кристалла. В этих очагах возможно достижение высоких давлений, необходимых для указанного фазового перехода. Высказано соображение, что предотвращение процесса структурных превращений, приводящих к деградации электрофизических свойств Si, возможно путем легирования его переходными либо редкоземельными металлами, повышающими энергию межатомного взаимодействия и за счет этого уменьшающими коэффициент термического расширения. Выбор легирующих добавок обоснован расчетами энергии связи и зарядовой плотности на основе системы неполяризованных ионных радиусов.

По времени пролета инжектированных носителей заряда сквозь пленки поликристаллического алмаза или алмазоподобного углерода определена подвижность неравновесных носителей порядка 10-3 и 3·10-8 см2/В·с соответственно. В поликристаллическом алмазе неравновесная подвижность дырок на 3порядка величины ниже равновесной подвижности (0.1/1 см2/В·с), найденной из электропроводности пленок на постоянном токе, что можно объяснить влиянием на перенос неравновесных носителей процессов захвата их ловушками.

Проведено исследование кинетики структурной релаксации в аморфном гидрогенизированном кремнии a-Si : H, осажденном различными методами, с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии. Полученные экспериментальные результаты были использованы для анализа природы метастабильных состояний в a-Si : H и исследования связи между структурной релаксацией и светоиндуцированной метастабильностью (эффект Стеблера--Вронского).

Термометрически и методом проникающего gamma-излучения исследована температурная зависимость удельного объема расплавов соединений AIIIBV. Сделана оценка коэффициентов термического расширения расплавов при различных температурах. Опираясь на близость строения расплавов и упругого континиума, на основе полученных результатов по тепловому расширению произведены расчеты характеристических дебаевских температур и среднеквадратичных динамических смещений атомов в структуре ближнего порядка расплавов соединений AIIIBV. Показано заметное изменение указанных характеристик при переходе из твердого состояния в жидкое, что свидетельствует о значительных изменениях колебательного спектра при плавлении соединений AIIIBV. Отмечено увеличение коэффициентов термического расширения при нагреве расплавов исследованных соединений. Отмечено, что оно свидетельствует о дальнейшем уменьшении прочности межатомных связей в расплавах по мере роста температуры.

Мы исследовали микроструктуру и край оптического поглощения пленок a-Si : H и сплавов a-SiNx : H (x=0.0-0.72, полученных разложением в высокочастотном тлеющем разряде разбавленных водородом моносилана и смеси SiH4 + NH3 соответственно. Структурно-неоднородные пленки с оптоэлектронными характеристиками "приборного качества" были получены при повышенных скоростях роста (до8 Angstrem/c). Как установлено методами атомной силовой микроскопии и спектроскопии ИК поглощения, характерным элементом их микроструктуры являются островки диаметром ~500 Angstrem, границы которых образованы скоплениями атомов водорода (вслучае a-Si : H) или водорода и азота (вслучае a-SiNx : H). При этом оптическая ширина запрещенной зоны a-Si : H (a-SiNx : H) определяются концентрациями связей SiH (SiN) в объеме островков и не чувствительна к изменению содержания водорода (азота) на границах островков. Этот результат находит свое объяснение в рамках модели квантовых ям, учитывающей характерные размеры микроструктуры, образованной атомами водорода либо азота.

Методом атомно-силовой микроскопии исследованы структуры с InAs-квантовыми точками, полученные молекулярно-пучковой эпитаксией на вицинальных поверхностях GaAs (001), разориентированных в направлении [010] на 1, 2, 4 и 6град. Показано, что при выбранном направлении разориентации вицинальная поверхность GaAs (010) покрывается сетью ступенчатых террас. Уплотнение сети террас по мере увеличения угла разориентации приводит к блокированию поверхностной диффузии адсорбированных атомов и делает возможным получение более плотных и более однородных ансамблей квантовых точек при одновременном существенном снижении вероятности их коалесценции.

Предложена схема взаимодействия между некоторыми легирующими элементами в твердых растворах на основе полупроводников, включающая реакцию образования заряженного комплекса при введении в раствор двухзарядных доноров или акцепторов. С использованием выражения для закона действующих масс реакций ионизации легирующих добавок и взаимодействия между ними, а также с учетом электронно-дырочного взаимодействия и условия электронейтральности полупроводника получены аналитические выражения зависимости растворимости доноров от содержания акцепторов, и наоборот. Полученные соотношения апробированы на примере системы Ce--Cu--Sb. Показано, что рассчитанные на основе развитой теории и экспериментальные значения растворимости хорошо согласуются между собой.