Конференції

27 - 30.05.2024 MSRC-2024: “Матеріалознавство тугоплавких сполук” IX міжнародна Самсонівська конференція, Київ, Україна

35. Відділ фізики і технології фотоелектронних та магнітоактивних матеріалів

Завідувач відділу

Євтушенко Арсеній Іванович

старший дослідник, кандидат фізико-математичних наук
a.ievtushenko@ipms.kyiv.ua
+380(44)205-79-65

Лабораторії

35.01. Лабораторія тонких плівок

Основні напрямки наукової діяльності

Вирощування та дослідження властивостей нелегованих та легованих плівок оксидних матеріалів n- та p-типу провідності з метою їх подальшого застосування в приладах оптоелектроніки, фотовольтаїки та сенсорики;
Дослідження умов легування донорними домішками плівок ZnO з метою покращення параметрів прозорих провідних електродів для In-free електроніки;
Осадження наноструктурних оксидних матеріалів та дослідження їх властивостей для створення ефективних світловипромінюючих діодів, холодних катодів та сенсорів газів;
Дослідження електричних, термоелектричних, гальваномагнітних та магнітних властивостей феромагнітних нанокомпозитів з метою їх подальшого застосування у якості матеріалів спінової електроніки для створення чутливих магніторезистивних матеріалів, які зможуть знайти використання в приладах зчитування інформації, в медичному діагностичному обладнанні та в інших елементах електронної техніки.

Найкращі результати

2019 рік

ІІІ-7-19 МАТЕРІАЛОЗНАВЧІ АСПЕКТИ СИНТЕЗУ ПЛІВКОВИХ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ МАГНІТОЧУТЛИВИХ ТА ФОТОЕЛЕКТРОННИХ ПРИЛАДІВ

Проведено комплексні оптичні та електричні дослідження властивостей кристалів ZnO, вирощених газотранспортним методом з метою вивчення природи дефектів хлору. Встановлено, що домішки хлору в ZnO формують мілкі донорні рівні в зоні провідності, що спричиняє зростання концентрації вільних носіїв, збільшення їх рухливості та зростання електричної провідності. Температурні дослідження Холла дозволили встановити домінуючі механізми розсіювання носіїв. Отримані результати вказують на перспективу застосування легованого хлором ZnO як ефективного прозорого високопровідногоелектродного матеріалудля сонячної енергетики.

(І. І. Штеплюк, А. І. Євтушенко)

II-5-15(Н) ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ РОСТУ НАНОЧАСТИНОК КОБАЛЬТУ В МАГНІТНОМУ ПОЛІ ТА ЕФЕКТУ ГІГАНТСЬКОЇ МАГНІТОТЕРМОЕРС В ФЕРОМАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТАХ

Досліджено магнітні властивості феромагнітних нанокомпозитів (ФМНК) в області температур 5 ÷ 300 K та в магнітних полях до 90 кЕ. Виявлено вплив магнітного поля в процесі осадження ФМНК, який зменшує поріг перколяції та температуру переходу в стан спінового скла. Запропоновано метод визначення розмірів наночастинок кобальту ФМНК Со/Al₂O₃ та Со/SiO₂ , які знаходяться в суперпарамагнітному стані, за допомогою дослідження температурної залежності намагнічення. Вирощені ФМНК перспективні для створення сенсорів магнітних полів з високою температурною стабільністю магніторезистивного ефекту при екстремальних температурах.

(М. В. Радченко, О. Є. Байбара, М. Е. Бугайова, Л. I. Петросян, В. А. Карпина, Д. В. Миронюк, А. І. Євтушенко)

Координація наукової діяльності

Відділ №35 підготував відгук на автореферат 1 докторської дисертації (А.І.Євтушенко), 1 рецензію на звітІнституту електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України (А.І.Євтушенко), 2 рецензії на звітиІнституту сцинтиляційних матеріалів НАН України (А.І.Євтушенко, В.А.Карпина), 2 рецензії на звітиІнституту термоелектрики НАН України по завершених темах (В.А.Карпина, Д.В.Миронюк), 30 рецензій на статті подані до журналів: Materials, Coatings, Applied Physics A, Micromachines, IEEE Transactions on Nanotechnology, Journal of Alloys and Compounds, Nanomaterials, Journal of Molecular Liquids, Physical Chemistry and Chemical Physics, Chemical Physics Letters, Superlattices and Microstructures, Surface and Coatings Technology, Sensors and Actuators A: Physical, Thin Solid Films, Applied Surface Science, RSC Advances (І.І.Штеплюк), 17 рецензій на статті в журналі AlloysandCompounds (А.І.Євтушенко), 1 рецензію на статтю в журналі ACS Nano, 1 рецензію на статтю в журналі AdvancedMaterialsInterfaces (О.І.Дмитрієв).

Ст.н.с. І.І.Штеплюк є гостьовим редактором в журналах Materials (SpecialIssue: CarbonNanomaterials: Graphene, NanoribbonsandQuantumdots) та AppliedSciences (SpecialIssue: FundamentalsandRecentadvancesinEpitaxialGrapheneonSiC) та членом консультативної ради (AdvisoryPanel) журналу JournalofPhysics D: AppliedPhysics.

Зав. відділу, к.ф.-м.н. А.І.Євтушенко, пров.н.с., д.ф.-м.н., с.н.с. О.І.Дмитрієв, зав. лаб., к.ф.м.н., с.н.с. А.М.Касумов є членами вченої ради секції «Фізики і технології наноструктурних та функціональних матеріалів» ІПМ НАНУ.

С.н.с., к.ф.-м.н. Д.В.Миронюк є головою Ради молодих вчених та спеціалістів ІПМ, членом Вченої Ради ІПМ та член секретаріату 6-ої міжнародної конференції HighMatTech 2019.

2017 рік

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ РОСТУ НАНОЧАСТИНОК КОБАЛЬТУ В МАГНІТНОМУ ПОЛІ ТА ЕФЕКТУ ГІГАНТСЬКОЇ МАГНІТОТЕРМОЕРС В ФЕРОМАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТАХ

Встановлено механізм виникнення спін-залежної гігантської позитивної термоерс в магнітному полі (~ 1200 мкВ/град•кЕ) в Со/Al₂O₃ в умовах стрибкового типу провідності електронів по немагнітних центрах локалізації, що оснований на ефекті зменшення розсіювання електронів магнітними центрами (атоми Со) завдяки паралельному напрямку магнітних моментів електронів та центрів при увімкненні магнітного поля. У випадку нанокомпозита Co/SiO₂, виявлена гігантська негативна магнітотермоерс (~ 1300 мкВ/град•кЕ), що засновано на хімічній взаємодії Со з SiO₂ внаслідок чого створюється суміш нанорозмірних феромагнітних силіцидів кобальту і антиферомагнітного СоО, що викликає флуктуації їх магнітних моментів і збільшення розсіювання електронів.

Основні виконавці: М.В.Радченко, М.Е.Бугайова, Л.І.Петросян, Г.В.Лашкарьов

ТОНКОПЛІВКОВІ ОКСИДНІ МАТЕРІАЛИ N- І P-ТИПУ ПРОВІДНОСТІ ДЛЯ ФОТОВОЛЬТАЇЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ

Вперше виявлено зростання рухливості електронів в плівках оксиду цинку в результаті опромінення високоенергетичними електронами (10 МеВ) до флюенсів 10¹⁵_і 2•10¹⁵ел/см², легованих донорною домішкою алюмінію, що пов"язано з радіаційним відпалом дефектів та зменшенням висоти міжзеренних потенційних бар"єрів. Опромінення електронами плівок ZnO, при малих концентраціях Al (0,5 1 %), веде до двократного зростання електроактивності донорної домішки алюмінію, що зумовлено додатковим входженням іонів алюмінію з границь зерен у катіонну підґратку оксиду цинку

Основні виконавці: Д.В.Миронюк, Г.В.Лашкарьов

2016 рік

ТОНКОПЛІВКОВІ ОКСИДНІ МАТЕРІАЛИ N- І P-ТИПУ ПРОВІДНОСТІ ДЛЯ ФОТОВОЛЬТАЇЧНИХ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ

Показано, що властивості плівок оксиду цинку формуються графеном на карбіді кремнію (Gr/SiC), який забезпечує поверхню росту вільну від обірваних зв’язків, що сприяє Ван-дер-Ваальсовій гетероепітаксії плівок ZnO (зокрема змінюється кінетика їх росту), а також бере участь у формуванні резонатора Фабрі-Перо і створює умови для підвищення інтенсивності фотолюмінесценції. В результаті випромінювальна здатність плівок ZnO зростає в 6.5 раз у видимій та в 3.6 раз в ультрафіолетовій спектральних областях, в порівнянні зі структурами без графену. (І.І. Штеплюк, А.І. Євтушенко, В.А. Карпина, Г.В. Лашкарьов).

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ РОСТУ НАНОЧАСТИНОК КОБАЛЬТУ В МАГНІТНОМУ ПОЛІ ТА ЕФЕКТУ ГІГАНТСЬКОЇ МАГНІТОТЕРМОЕРС В ФЕРОМАГНІТНИХ НАНОКОМПОЗИТАХ

Підтверджено явище аномального зростання термоерс феромагнітних нанокомпозитів (ФМНК) Со/Al₂O₃ в доперколяційній області концентрацій кобальту, яке сягає 190 разів при температурі близько 100 К в зовнішньому магнітному полі. Виявлено нове явище магнітотермоерс в ФМНК при кімнатній температурі, яка перевищує її значення без магнітного поля в 3 рази. Спостережені явища пояснено спінзалежною стрибковою електронною провідністю в умовах, коли центри локалізації містять магнітні атоми кобальту. (М.В. Радченко, М.Е. Бугайова, Л.І. Петросян, В.А.Карпина, А.І. Євтушенко).

МАГНІТОАКТИВНІ ГРАНУЛЬОВАНІ ПЛІВКИ НА ОСНОВІ ФЕРОМАГНІТНИХ МЕТАЛІВ ТА ОКСИДІВ РЗМ, АЛЮМІНІЮ І КРЕМНІЮ

Показано, що при контакті шарів з феромагнітного металу групи заліза та оксиду РЗМ виникає магнітна взаємодія між d- та f-оболонками перехідних металів, які входять до складу цих шарів, що суттєво впливає на магнітоопір структури. Встановлено, що існує гранична товщина оксиду РЗМ, в межах якої більшість f-іонів, взаємодіють з d-іонами плівки металу. Методом ІЧ-спектроскопії встановлено існування хімічної і магнітної взаємодії між тонкими плівками металів групи заліза Fe, Co, Ni та полімерної підкладки з поліетилентерефталату. Показано, що ця взаємодія суттєво впливає на оптичні властивості цих структур у видимому та ІЧ-діапазонах спектру. (А.М.Касумов, К.О. Шаповал, М.В.Радченко, О.І. Дмитрієв, М.Е. Бугайова).

Координаційна діяльність

Відділ підготував відгуки на автореферати 3 кандидатських дисертацій і 1 докторську дисертацію, 24 рецензії на статті в журналі Alloys and Compounds, 6 рецензій на статті в журналі Luminescence, 5 рецензій на статті в журналі Solar Energy Materials and Solar Cells, 4 рецензії на статті в журналі Applied Physics A, 3 рецензії на статті в журналі Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2 рецензії на статті в журналі Vacuum, 2 рецензії на статті в журналі Results in Physics (RINP) та 1 рецензію на статтю в журналі Materials Science in Semiconductor Processing, 1 рецензію на запит проекту. Г.В. Лашкарьов виступив опонентом на захистах двох кандидатських дисертацій в м. Харкові та м. Києві.

Проф. Г.В. Лашкарьов є науковим керівником 2 аспірантів і науковим консультантом докторанта.

Проф. Г.В. Лашкарьов та д.ф.-м.н. О.І. Дмитрієв є членами секції «Фізики і технології наноструктурних та функціональних матеріалів» Вченої ради ІПМ НАНУ.

Проф. Г.В. Лашкарьов:

член Вченої Ради ІПМ;
член спеціалізованої вченої ради Інституту фізики напівпровідників НАНУ по захисту кандидатських та докторських дисертацій;
член Наукової ради НАНУ з проблеми "Фізика напівпровідників" НАНУ;
координатор спільної наукової діяльності лабораторії нейтронної фізики Об’єднаного інституту ядерних досліджень (Дубна, Росія) та ІПМ НАНУ.
член програмних комітетів Уральської міжнародної школи з фізики напівпровідників, і Міжнародної конференції з технології та фізики тонких плівок та наноструктур;
член програмного комітету Української конференції з фізики напівпровідників.

Опубліковані тези:

1. G. Lashkarev, V. Kladko, M. Radchenko, M. Bugaiova, Y. Stelmakh, L. Krushinskaya, A. Baibara, A. Gudymenko, L. Petrosian, T. Osmanov, D. Fedorchenko/ Laplace pressure on Co nanopaticles distributed in alumina matrix (Co/Al₂O₃)// 45^th ”Jaszowiec” International School & Conference on the Physics of Semiconductors, Szczyrk, Poland, June 18th - 24th , 2016, P.201. Частка 1.

2. G. Lashkarev, M. Radchenko, M. Bugaiova, Y. Stelmakh, L. Krushinskaya, A. Baibara, T. Story, W. Knoff, L. Petrosian, T. Osmanov, D. Fedorchenko// Electrical and galvanomagnetic properties of ferromagnetic composites Co/ Al₂O₃ in magnetic field//45th ”Jaszowiec” International School & Conference on the Physics of Semiconductors, Szczyrk, Poland, June 18th - 24th , 2016, P.202. Частка 1.

3. G.V. Lashkarev, M.V. Radchenko, M.E. Bugaiova, L.I. Petrosian, L.A. Krushynskaya, Y.A. Stelmakh,W. Knoff, T. Story/ Spin-dependent phenomena in weakly conducting magnetic nanocomposites with hopping conduction mechanism // УНКФН-7, Україна, Дніпро, 26-30 вересня, 2016. Частка 1.

4. G.V. Lashkarev, M.V. Radchenko, M.E. Bugaiova, A.E. Baibara, W.Knoff, T.Story, L.A. Krushynskaya, Y.A. Stelmakh / Giant thermoelectric power of ferromagnetic nanocomposites Cox(Al₂O₃)1-X in magnetic field // V Наукова конференція «Нанорозмірні системи: будова, властивості, технології», Україна, Київ, 1-2 грудня, 2016. Частка 1.

5. G.V. Lashkarev, M.V. Radchenko, M.E. Bugaiova, W. Knoff, T. Story, A.I. Dmitriev Comparative analysis of superparamagnetic and ferromagnetic resonances on films for Co/Al2O3 // Abstract. 45th "Jaszowiec" 2016, june 20-25. International School & Conference on the Physics of Semiconductors. WeP7, p. 203. Частка 1.

6. A.I. Dmitriev Magnetic oxygen vacancies in Co/ Al₂O₃ nanocomposite films// Proceedings of theInternational conference on nanomaterials: application & properties (NAP-16) V.5, № 2. P. 02MFPM01-1 - 02MFPM01-2. 2016. Частка 1.

7. A.I. Dmitriev Low temperature damping of the magnetodependent phenomena in Co/ Al₂O₃ nanocomposite films // УНКФН-7, Україна, Дніпро, 26-30 вересня, 2016. CC. 103-104. Частка 1.

8. A.I. Dmitriev Induced magnetic anisotropy in Co/ Al₂O₃ nanocomposite films // V Наукова конференція «Нанорозмірні системи: будова, властивості, технології», Україна, Київ, 1-2 грудня, 2016. Частка 1.

9. A.I. Ievtushenko, M.G.Dusheyko, V.A.Karpyna, O.I.Olifan, S.F.Korichev (7 відділ), G.V. Lashkarev CuAlO2 films growing by the reactive ion beam sputtering method of Al-Cu target // Abstracts of The 5th International Samsonov Memorial Conference “Material Science of Refractory Compounds”, May 24-25, 2016, Kyiv, Ukraine. P. 36. Частка 0,5.

10. Лашкарев Г. В., Карпина В. А., Евтушенко А.И., Радченко М. В., Миронюк Д. В., Попович В. И., Дранчук Н. В., Тимофеева И. И. (7 відділ), Годлевский М., Петрушка Р., Костылев В. П., Романюк В. Р., Власюк В. М., Маслюк В. Т., Петросян Л. И. Прозрачные электропроводные материалы на основе широкозонного полупроводника – оксида цинка // Тезисы докладов 5-й Международной Самсоновской конференция “Материаловедение тугоплавких соединений”, 24-25 мая 2016, Киев, Украина. P. 35. Частка 0,5.

11. A.I. Ievtushenko, P.M. Lytvyn, L.O. Klochkov (7 відділ), V.A. Karpyna, V.A. Baturin, О.Y. Karpenko, G.V. Lashkarev The effect of magnetron power and oxygen pressure on the properties of NiO films deposited by the layer-by-layer growth method at magnetron sputtering // Abstracts of VII Ukrainian Scientific Conference on Semiconductor Physics, September 26-30, 2016, Dnipro, Ukraine. P. 352-353. Частка 0,5.

12. G.V. Lashkarev, V.A. Karpyna, A.I. Ievtushenko, M.V. Radchenko, D.V. Myroniuk, M.V. Dranchuk, M. Godlewski, R. Pietruszka, V.P. Kostylev, V.R. Romanyuk, V.M. Vlasyuk, V.T. Maslyuk, L.I. Petrosyan Transparent conductive films based on doped ZnO with higher radiation resistance for photoelectronic devices // Abstracts of VII Ukrainian Scientific Conference on Semiconductor Physics, September 26-30, 2016, Dnipro, Ukraine. P. 283-284. Частка 1.

13. I. Shtepliuk, V. Khranovskyy, J.Eriksson, A. L. Spetz, R. Yakimova, Detection of heavy metals using epitaxial graphene on SiC // EMRS Spring Meeting 2016, Lille (France) from May 2 to 6. Частка: 1.

14. I.Shtepliuk, J. Eriksson, V.Khranovskyy, T. Iakimov, A.L. Spetz, and R. Yakimova, Monolayer graphene/SiC Schottky barrier diodes with improved barrier height uniformity as a sensing platform for detection of heavy metals// AFM 2016 conference, Norrköping , Kolmården Sweden, from 22-24 August, 2016. Частка: 1.

15. G. R Yazdi, I. Shtepliuk, T. Iakimov, V. Khranovskyy, R. Yakimova, Properties control and application trends of graphene/SiC// EMRS Spring Meeting 2016, Lille (France) from May 2 to 6. Частка: 1.

16. V. Khranovskyy, I. Shtepliuk, R. Yakimova, Van der Waals epitaxy of metal oxides on graphene substrate // Graphene Week 2016, 13-17 June 2016, Warsaw, Poland. Частка: 1.

17. I.Shtepliuk, V. Khranovskyy, R.Yakimova, Back-gated Schottky barrier transistor based on graphene/SiC junctions for electrochemical detection of heavy metals// Graphene Week 2016, 13-17 June 2016, Warsaw, Poland. Частка: 1.

18. G. Lashkarev, V. Kostylyov, V. Vlasiuk, V. Karpyna, I. Shtepliuk, D. Muzyka, M. Dranchuk, V. Popovich, P.Demydyuk, R. Pietruszka, M. Godlewski. The properties of heterojunctions n+-ZnO:Al/n-Si and n+-ZnO/n-ZnO1-xSx/p-CuIn0.8Ga0.2Se2 // Proceedings of 45th International School & Conference on the Physics of Semiconductors, Szczyrk, Poland, June 18th – 24th, 2016. P.135. Частка: 1.

19. Миронюк Д.В., Лашкарев Г.В., Тимофеева И. И. (7 відділ) Влияние некоторых видов ионизирующего излучения на свойства пленок оксида цинка // Труды конференции V- Международная Самсоновская конференция «Материаловедение тугоплавких соединений и композитов», Киев, Украина, 24-25 мая 2016 г. С.37. Частка: 0,5.

20. Лашкарев Г.В. Проблемы создания высокопроводящих прозрачных материалов на основе широкозонного полупроводника – оксида цинка // XXI Уральская международная зимняя школа по физике полупроводников, Екатеринбург, Россия 15 - 20 февраля 2016 г. Частка: 1.

21. Г. В. Лашкарёв, А. М. Касумов, В. М. Караваева, А. А. Микитченко, Ю.Ю. Румянцева, Магнитное взаимодействие наноразмерных плёнок Ni и Dy2O3. Тр. Междунар. Конф. НАНСИС-2016, 1 – 2 декабря 2016 г., Киев, Украина. Частка: 1.

22. А. М. Касумов, В. М. Караваева, А. А. Микитченко, Ю. Ю. Румянцева, Гальваномагнитные свойства двуслойных плёнок Fe/Dy2O3,Тр. Междунар. Конф. «Материалы и покрытия в экстремальных условиях», 15 – 19 августа 2016 г., Коблево, Украина. Частка: 1.

23. Миронюк Д. В. “Вплив іонізуючого випромінювання на властивості плівок оксиду цинку”, Збірник тез конференції молодих вчених з фізики напівпровідників «Лашкарьовські читання – 2016» з міжнародною участю, Київ, 6-8 квітня 2016 року, Україна. C. 101-102. Частка: 1.

Міжнародне наукове та науково-технічне співробітництво

Зарубіжні організації, з якими співробітничав відділ:

Інститут фізики Польської Академії наук;
Лінкьопінгський університет, відділення фізики, хімії і біології (Лінкьопінг, Швеція).
Відділ прийняв участь в 11 міжнародних конференціях, на які представив 23 наукових доповіді.
Стажування: c.н.с. І.І. Штеплюк – Лінкьопінгський університет (Лінкьопінг, Швеція).