47. Відділ cпектроскопії поверхні новітніх матеріалів


Основні напрямки наукової діяльності

  • Розробка нових основ одержання нових матеріалів на основі тугоплавких сполук для тонкоплівкових елементів мікросхем, створення технологічних процесів їх одержання в пасивному і плівковому.

Найкращі результати

2017 рік

ВИВЧЕННЯ ЕЛЕКТРОННОЇ СТРУКТУРИ ТА ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОТРІЙНИХ ТА ПОЧЕТВЕРЕНИХ ОКСИДНИХ, ХАЛЬКОГЕНІДНИХ І ГАЛОГЕНІДНИХ ФАЗ

Грунтуючись на даних рентгенівської фотоелектронної спектроскопії встановлена надзвичайно низька гігроскопічність та висока хімічна стійкість монокристалічних галогенідів Tl4HgX5(X = Br, I), що вказує на надзвичайну перспективність їх застосування в якості ефективних джерел лазерів, котрі випромінюють в діапазоні ІЧ-діапазону та працюють в звичайних умовах оточуючого середовища. Результати розрахунків з “перших принципів” галогенідів Tl4HgX5 свідчать про те, що основний внесок у валентну зону цих сполук здійснюють Br4p- (I 5p) стани (переважно у її верхній і центральній частині), в той час як внески Hg6s-станів переважають поблизу дна валентної зони. Крім того, Tl6s-стани здійснюють суттєвий внесок переважно поблизу дна та стелі валентної зони вищевказаних галогенідів. Основний внесок у дно зони провідності сполук Tl4HgX5 здійснюють незаповнені Hg6р-стани. Розрахунки свідчать, що форма кривої коефіцієнта відбивання k(ω) в сполуках Tl4HgX5 близька до такої кривої уявної частини діелектричної функції ε2(ω) , а форма кривої показника заломлення n(ω) відповідає такій кривій дійсної частини діелектричної функції ε1(ω) (О.Ю.Хижун, І.В.Лужний, В.Л.Бекеньов)

2016 рік

ОСОБЛИВОСТІ ЕЛЕКТРОННОЇ БУДОВИ І ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НАНОРОЗМІРНИХ ТА КРИСТАЛІЧНИХ НІТРИДНИХ, СИЛІЦИДНИХ, ОКСИДНИХ, ХАЛЬКОГЕНІДНИХ І ГАЛОГЕНІДНИХ ФАЗ – ПЕРСПЕКТИВНИХ МАТЕРІАЛІВ НЕЛІНІЙНОЇ ОПТИКИ ТА МІКРОЕЛЕКТРОНІКИ

На основі «першопринципних» зонних DFT–розрахунків встановлено, що TlPb2X5 i Tl3PbX5 (X = Cl, Br, I) сполуки – непрямозонні напівпровідники, основний внесок у валентну зону котрих (переважно у її верхню та центральну частини) здійснюють валентні Хр–стани, в той час як дно та нижня частина валентної зони формуються переважно за рахунок внесків Pb6s– і Tl6s–станів.

Ґрунтуючись на даних DFT–розрахунків та РФС–дослідженнь встановлено, що перехід звичайної орторомбічної фази Tl3PbBr5 (просторова група P21212) у її високотемпературну тетрагональну модифікацію, структура котрої належить до просторової групи P41, не приводить до суттєвого перерозподілу електронних станів в межах валентної зони та зміни зарядового стану складових атомів, однак при цьому спостерігається суттєве звуження (приблизно на 0,8 еВ за даними теоретичних розрахунків) ширини забороненої зони.

РФС–дослідження свідчать про те, що заміщення атомів калію рубідієм у твердих розчинах типу КxRb 1–xPb2Br5 не змінює зарядового стану атомів свинцю і брому. Величина енергії забороненої зони, Eg, що розрахована нами за результатами досліджень спектрів поглинання, збільшується приблизно на 0,14 eВ (з 3,46 еВ до 3,60 еВ) в сполуці KPb2Br5, коли температура знижується від 300 до 80 K і значення Eg не залежить від поляризації світла.

Дослідження оптичних спектрів поглинання в об’єктах типу APb2X5 i Tl3PbX5 виявило три області спектральної залежності коефіцієнта поглинання: експоненційну область в інтервалі 0–100 см–1 і області непрямих і прямих оптичних переходів вище цієї області. Основні виконавці: О.Ю. Хижун, Я.В. Зауличний, О.С. Драненко, Т.М. Бондаренко.

Координаційна діяльність

Доктор фіз.-мат. наук, професор Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут” Зауличний Я.В. очолює кафедру „Металознавства та термічної обробки”, розробив та читає спецкурс „Міжатомна взаємодія і властивості матеріалів”, є керівником 4-х дипломних проектів магістрів, спеціалістів та бакалаврів цієї ж кафедри.

Опубліковані тези

1. Денисюк Н.М., Хижун О.Ю., Мирончук Г.Л. (Eastern European National University) Особливості краю власного поглинання галегрнідів TlPb2Cl5 і TlPb2Br5 «Лашкарьовські читання - 2016» Конференція молодих вчених з фізики напівпровідників, 6-8 квітня, 2016, м. Київ, Україна.

2. Денисюк Н.М., Хижун О.Ю., Лаврентьєв А.А. (Don State Technical University), Тарасова А.Ю. (Institute of Geology and Mineralogy) Першопринципні розрахунки щільності електронних станів броміду KPb2Br5 Релаксаційні, нелінійні й акустооптичні процеси та матеріали РНАОПМ’2016, VIII Міжнародна наукова конференція, 1-4 червня, 2016, Луцьк-Світязь, Україна.

3. Dranenko A.S., Koshelev M.V. High-temperature oxidation of NiSi and NiSi2 films.// Materials of Int. research and practice conference: Nanotechnology and nanomaterials (NANO-2016) 24–27 August 2016, Abstract book, Lviv, Ukraine, p.603.

4. Ільків Б.І., Фоя О.О., Петровська С.С., Бондаренко Т.М., Лужний І.В., Ільків О.В., Зауличний Я.В. Рентгеноспектральне дослідження особливостей електронної структури вуглець-кремнеземних порошкових композицій // Науково-технічна конференція: фізика, електроніка, електротехніка ФЕЕ-2016. 18–22 квітня 2016 року, Суми. Україна. С.100.

Монографії

Напівпровідникове матеріалознавство. Г.Л. Мирончук, І.В. Кітик, Л.В. Піскач, О.Ю. Хижун, А.О. Федорчук, О.В. Замуруєва, С.П. Данильчук, М.Ю. Мозолюк. Системи TlInX2–DIVX2: Фазові рівноваги та оптоелектронні властивості твердих розчинів. Cхідноєвропейський національний університет імені Лесі Українки. –Луцьк: Вежа-Друк, 2016. –148 с. (8,60 ум. Друк. арк.). – 300 пр. – ISBN 978-966-940-019-2.

У монографії представлено дослідження систем TlСІІІX2–DIVX2 де (С – In, D – Sn, Si, Ge; X – S, Se). Отримані результати належать до фундаментальних у галузі напівпровідникового матеріалознавства й дадуть змогу розвинути технології синтезу, вирощування кристалів. Для виявлення реальних закономірностей зміни фізичних параметрів при катіонному та аніонному заміщенні проведені дослідження оптичних, електричних, фотоелектричних властивостей. Знаходження закономірностей, розуміння зв’язку між структурними змінами й поведінкою фізичних властивостей є змогу розширити можливості ціленапрямленого синтезу матеріалів із заданими характеристиками.

Список співробітників підрозділу, які захистили кандидатські дисертації у 2016р.:

  • Денисюк Наталія Михайлівна - к.ф.м.н.,шифр та назва спеціальності–01.04.07–фізика твердого тіла;
  • Ільків Володимир Ярославович - к.ф.м.н.,шифр та назва спеціальності–01.04.07–фізика твердого тіла.

Інші публікації:

  • А. Ievtushenko, V. Karpyna, O. Khyzhun, O. Bykov, O. Olifan, P. Lytvyn, O. Yarmolenko, V. Tkach, V. Baturin, О. Karpenko The effect of magnetron power and oxygen pressure on the properties of NiO films deposited by magnetron sputtering in layer-by-layer growth regime. Vacuum, 2023, 215, 112375
  • M. Batouche, T. Seddik, Tuan V. Vu, W. Ouerghui, Dj Hemidi, Dat D. Vo, O.Y. Khyzhun, Nguyen N. Hieu First-principles calculation of the electronic, optical, and photo-electrochemical properties of CaM2S4 (M = Sc, Y) compounds. Materials Science in Semiconductor Processing, 2023, 164, 107600
  • O.Y. Khyzhun, Tuan V. Vu, G.L. Myronchuk, M. Denysyuk, L.V. Piskach, A.O. Selezen, A.A. Lavrentyev, B.V. Gabrelian, A.O. Fedorchuk, V.A. Tkach, S.S. Petrovska, M. Piasecki Exploring particular electronic and optical properties of Tl2HgSnSe4, promising chalcogenide for solar photovoltaics and optoelectronics: A complex experimental and theoretical study. Journal of Alloys and Compounds, 2023, 952, 170093
  • А. Ievtushenko, V. Dzhagan, O. Khyzhun, O. Baibara, O. Bykov, M. Zahornyi, V. Yukhymchuk, M. Valakh, D.R.T. Zahn, K. Naumenko, P. Zaremba, S. Zagorodnya The effect of Ag doping on the structure, optical, and electronic properties of ZnO nanostructures deposited by atmospheric pressure MOCVD on Ag/Si substrates. Semiconductor Science and Technology, 2023, 38(7), 075008
  • Tuan V. Vu, O.Y. Khyzhun, A.A. Lavrentyev, B.V. Gabrelian, K.F. Kalmykova, L.I. Isaenko, A.A. Goloshumova, P.G. Krinitsyn, G.L. Myronchuk, M. Piasecki Electronic band structure and optical properties of Li2In2GeSe6 crystal. Materials Today Communications, 2023, 35, 105798
  • Ya. Zaulychnyy, E. Bolen, M. Karpets, S. Petrovska, O. Khyzhun, E. Deligoz, H. Ozisik Transformation of bonds and redistribution of partial states of valence electrons at α(С23)-WGe 2 →β(С11b )-WGe 2 high-pressure polymorphic transformation. Physica Scripta, 2023, 98(5), 055936
  • Tuan V. Vu, Vo D. Dat, A.A. Lavrentyev, B.V. Gabrelian, Nguyen N. Hieu, G.L. Myronchuk, O.Y. Khyzhun Electronic and optical properties of thiogermanate AgGaGeS4: theory and experiment. RSC advances, 2023, 13, 881-887
  • M. Ya. Rudysh, A.O. Fedorchuk, V.Yo. Stadnyk, P.A. Shchepanskyi, R.S. Brezvin, B.I. Horon, O.Yu. Khyzhun, O.M. Gorina Structure, electronic, optical and elastic properties of (NH4)2BeF4 crystal in paraelectric phase. Current Applied Physics, 2023, 45, 76-85
  • S. Khalameida, M. Samsonenko, O. Khyzhun, V. Sydorchuk, V. Starchevskyy, B. Charmas, E. Skwarek Sono-and mechanochemical doping of tin dioxide with silver and its physicochemical characteristics and photocatalytic properties. Research on Chemical Intermediates, 2023, 49, 121-14
  • А. Ievtushenko, O. Baibara, M. Dranchuk, O. Khyzhun, V. Karpyna, O. Bykov, O. Lytvyn, V. Tkach, V. Baturin, O. Karpenko Behavior of Al Impurity in ZnO Films: Influence of Al-Level Doping on Structure, X-Ray Photoelectron Spectroscopy and Transport Properties. physica status solidi (a), 2023, 220, 2200523
  • Tuan V. Vu, O.V. Marchuk, O.V. Smitiukh, V.A. Tkach, D. Myronchuk, G.L. Myronchuk, O.Y. Khyzhun High-temperature orthorhombic phase of Cu2HgGeS4: Electronic structure and principal optical constants as evidenced from the experiment and theory. J. Solid State Chem., 2022, 313, 123313
  • O.Y. Khyzhun, Tuan V. Vu, O.V. Parasyuk, A.O. Fedorchuk, P.M. Fochuk, A.A. Lavrentyev, B.V. Gabrelian, I. Levchuk, Gebhard J. Matt, Sandro F. Tedde, Oliver Schmidt, Shreetu Shrestha, Christoph J. Brabec, I.V. Kityk, M. Piasecki  Environmentally safe layered crystal produced from hazardous chemical elements: TlPb2BrI4, a new promising detector material. J. Alloys Compd., 2022, 924, 166558
  • O.Y. Khyzhun, Tuan V. Vu, A.A. Lavrentyev, B.V. Gabrelian, N.M. Denysyuk, L.I. Isaenko, M.S. Molokeev, A.A. Goloshumova, A.Y. Tarasova Growth of a novel K0.4Rb0.6Pb2Cl5 crystal and theoretical and experimental studies of its electronic and optical properties. Opt. Mater, 2022, 124, 112050
  • I. Luzhnyi, V. Bekenev, N. Denysyuk, O. Khyzhun Electronic Structure of Tl4CdI6: First-Principles Calculations and X-Ray Photoelectron Spectroscopy Measurements. Solid State Phenomena, 2022, 331, 31-36
  • Tuan V. Vu, O.Y. Khyzhun, A.A. Lavrentyev, B.V. Gabrelian, V.I. Sabov, M.Y. Sabov, M.Y. Filep, A.I. Pogodin, I.E. Barchiy, A.O. Fedorchuk, B. Andriyevsky, M. Piasecki Highly anisotropic layered crystal AgBiP2Se6: Growth, electronic band-structure and optical properties. Mater. Chem. Phys., 2022, 277, 125556
  • T. Vu, I. Luzhnyi, G. Myronchuk, V. Bekenev, M. Bohdanyuk, A. Lavrentyev, B. Gabrelian, O. Parasyuk, O. Khyzhun DFT calculations and experimental studies of the electronic structure and optical properties of Tl4PbI6. Opt. Mater., 2021, 114,  110982
  • T. Vu, A. Lavrentyev, B.  Gabrelian, Khang D. Pham, O.V. Parasyuk, N.M. Denysyuk, O.Y. Khyzhun Electronic structure and optical constants of CsPbCl3: The effect of approaches within ab initio calculations in relation to X-ray spectroscopy experiments. Mater. Chem. Phys., 2021, 261, 124216
  • O. Slobodian, P. Okholin, P. Lytvyn, S. Malyuta, O. Khyzhun, A. Vasin, A. Rusavsky, Yu. Gomeniuk, V. Glotov, T. Nazarova, O. Gudymenko, A. Nazarov Plasma treatment as a versatile tool for tuning of sorption properties of thin nanoporous carbon films. Appl. Surf. Sci., 2021, 544, 148876
  • Tuan V. Vu, A.A. Lavrentyev, B.V. Gabrelian, A.O. Selezen, L.V. Piskach, Ivan D. Olekseyuk, G.L. Myronchuk, M. Denysyuk, V.A. Tkach, Nguyen N. Hieu, Khang D. Pham, O.Y. Khyzhun Quaternary Tl2CdGeSe4 selenide: Electronic structure and optical properties of a novel semiconductor for potential application in optoelectronics. J. Solid State Chem., 2021, 302, 122453
  • T. Vu, A. Lavrentyev, B. Gabrelian, A. Selezen, L. Piskach, G. Myronchuk, M. Denysyuk, V. Tkach, K. Pham, O. Khyzhun Crystal growth, electronic and optical properties of Tl2CdSnSe4, a recently discovered prospective semiconductor for application in thin film solar cells and optoelectronics. Opt. Mater., 2021, 111, 110656
  • G. Bharathi, D. Nataraj,  O. Khyzhun, D. Thangadurai, K. Senthilkumar, M. Sowmiya, R. Kathiresan, P. Kolandaivel, M. Gupta, D. Phase, N. Patra, S. Nath Jha, D. Bhattacharyya Room temperature weakly ferromagnetic energy band opened graphene quantum dot coupled solid sheets–A possible carbon based dilute magnetic semiconductor. Appl. Surf. Sci., 2021, 548, 149195
  • O. Bystrenko, J. Jiang, F. Dong, X. Li, J. Qiu, J. Liu, J. Zhang. Kinetics of bonds at structural breakdown in boron carbide under intensive loads: a molecular dynamics study. Comp. Mat. Sci. 180 (2020) 109711-1-6
  • О.Н.Григорьев, В.Б.Винокуров, Б.А.Галанов, Л.М.Мелах, А.В.Быстренко. Спекание ультравысокотемпературной керамики: процессы на границах зерен и формирование свойств. В кн.: Наука про матеріали: досягнення та перспективи, т.1, Київ: Академперіодика, 2018, с. 121-152
  • O Bystrenko and V Kartuzov Interface structure and contact melting in AgCu eutectic. A molecular dynamics study 2017 Mater. Res. Express 4 126503, 1-8
  • O.Bystrenko, V. Kartuzov. Contact melting and the structure of binary eutectic near the eutectic point. J. оf Alloys and Compounds 617 (2014) 124–128
  • T. Бистренко. Екранування сильнозаряджених макрочастинок та пов"язані явища в колоїдній плазмі. Канд. дисертація, ІПМ НАН України ім. Францевича, 2017
  • O.Bystrenko, T.Bystrenko. Anomalous Diffusion in CTRW Model and in Irregular Potential Fields. A Molecular Dynamics Study. Proc. Bogolyubov Conference Modern Problems of Theoretical Physics, May 24-26, 2016 Kyiv, Ukraine
  • T.Bystrenko, O.Bystrenko, S.Zubkova. Nonlinear effects in screening of highly charged cylindrical macroparticles in plasmas. Proc. XXI Int. Conference “Electronics and Applied Physics” (19-22, October, 2016, Kiev, Ukraine).-Kiev, 2016.- Р.178-179