Твердотельные гетерогенные среды конструкционного и функционального назначения

Цель данного проекта - выявление основных закономерностей влияния условий получения, последующей обработки, морфологии, наноструктурного состояния, толщины слоев и других факторов на конструкционные и функциональные параметры объемных и тонкопленочных гетерогенных сред. В соответствии со сформулированной целью ставятся следующие задачи: а) провести анализ последних литературных данных по функциональным свойствам оксидных полупроводников, включая ауксетики, и разработать рекомендации по выбору объектов исследований; б) рассчитать необходимые компоненты и изготовить керамические мишени оксидов металлов необходимого состава и составные мишени для получения гранулированных систем методом ионно-лучевого распыления; в) синтезировать лабораторные образцы новых тонкопленочных оксидов металлов, композитов с ферромагнитными гранулами в оксидной матрице и многослойных систем на их основе различного состава и морфологии, а также исследовать их структуру. В частности, синтезировать и аттестовать: - тонкие пленки оксидных полупроводников и диэлектриков разных составов различной толщины и структуры (типа BiFeO3; ZrO2; SrTiO3 и др.) и гранулированные композиты на их основе; - многослойные пленки на основе оксидов металлов различной толщины и морфологии (композит ферромагнетик-диэлектрик с проводящими и диэлектрическими прослойками); - двухслойные и градиентные тонкопленочные структуры на основе оксидов металлов разных составов и различной толщины; г) аттестовать синтезированные образцы: провести контроль фазового состава и морфологии синтезированных пленок методами рентгеновской дифракции, просвечивающей элек-тронной микроскопии, растровой электронной микроскопии и энерго-дисперсионной рентгеновской спектроскопии; д) выяснить физическую природу формирования аморфной, нано- и поликристалличе-ской структуры в синтезированных пленках на основе оксидов металлов, получаемых ионно-лучевым распылением; е) выявить механизмы электрической проводимости в синтезированных тонкопленочных и многослойных структурах различного состава, толщины и морфологии в условиях слабых и сильных электрических полей; ж) экспериментально исследовать влияние технологических параметров и концентрации легирующих примесей на электросопротивление, термоэдс и магнитотранспортные свойства в новых синтезированных системах на основе оксидов металлов; з) изучить энергетические параметры диффузии кислородных вакансий в синтезированных плёнках по разработанной авторами методике; к) выявить влияние толщины и состава тонкой пленки на подвижность и концентрацию носителей заряда по результатам исследований температурных зависимостей эффекта Холла в широком диапазоне температур синтезированных тонких пленок оксидных полупроводников; л) разработать физические модели проявления установленных закономерностей в синтезированных тонких пленках оксидных полупроводников; м) изучить термическую устойчивость наноструктурного состояния синтезированных тонких пленок и градиентных систем оксидных полупроводников; о) разработать рекомендации практического применения установленных физических явлений в технических устройствах; п) разработать рекомендации по практическому использованию результатов проведенных НИР в реальном секторе экономики, в частности, в устройствах электронной техники на основе тонкопленочных оксидных полупроводников с использованием установленных закономерностей; р) исследовать процессы внутреннего трения в трехслойных композитах преимущественно с ауксетическими конфигурациями сотовых прослоек, изготовленных с помощью аддитивных технологий; с) изучить влияние типа и геометрических параметров сотового заполнителя в составе трехслойных пластин на механическое поведение композитов при статическом и динамическом изгибе с помощью математического моделирования с привлечением аппарата дробного исчисления; с) осуществить натурные и численные эксперименты в условиях статического и динамического изгиба, а также квазистатического вдавливания.