Физика, технология и инженерия дефектов в материалах для альтернативных источников энергии, электроники и сенсорики

Будут проводиться исследования в области физики дефектов в полупроводниках, диэлектриках, ионных и смешанных ионно-электронных проводниках с целью развития различных направлений «инженерии дефектов» для целенаправленного модифицирования в широких пределах транспортных и других физико-химических свойств материалов для практических применений. Будут развиваться следующие направления:  Будут синтезированы и изучены новые сложные оксиды d-металлов, электрохимические и термомеханические свойства которых позволят использовать их в качестве электродных и других функциональных материалов твердооксидных топливных и электролизных элементов (ТОТЭ и ТОЭлЭ);  Будет разработана новая комбинированная методика для in-situ исследований механизмов протекания окислительно-восстановительных реакций и реакций смены носителей заряда в электродах с целью создания высокоэффективных ТОТЭ и ТОЭлЭ;  Будет изучена конверсия углеводородов на многокомпонентных электродах и катализаторах при помощи комбинированной in-situ методики, объединяющей методы спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС), традиционные электрохимические методики (изучение вольт-амперных характеристик, годографов импедансных спектров, хронопотенциометрия), а также проточный газовый анализ;  Будет развито численное моделирование термодинамических и электрохимических процессов с целью оптимизации конструкций и режимов работы батарей ТОТЭ и ТОЭлЭ;  Будут проведены комплексные исследования сложных оксидов и халькогенидов d-металлов;  Будет проведен поиск и исследования возможных мемристорных эффектов в многослойных структурах на основе сложных оксидов и халькогенидов d-металлов;  Будут исследованы морфология и электронная структура гибридных наноматериалов и нанообъектов – сложных халькогенидных соединений для сенсорных приложений;  Будет исследована взаимосвязь электронной и атомной структуры, включая поверхностные состояния, с кристаллической структурой планарных и точечных дефектов вблизи поверхности слоистых систем с топологическими особенностями;  Будут проведены исследования формирования и свойств дефектов в слоистых ван-дер-Ваальсовых кристаллах;  Будут изучены особенности атомной и электронной структуры слоев наноструктурированного графена, синтезированных на поверхности тонких пленок кубической модификации карбида кремния;  Будут проведены исследования условий формирования, атомной и электронной структуры низкоразмерных систем на вицинальных поверхностях монокристаллов;  Будут развиваться методы анализа атомной и электронной структуры поверхности и низкоразмерных систем с использованием сканирующей зондовой микроскопии атомного разрешения;  Будет экспериментально исследовано влияния катионного состава серий сложных оксидов на кристаллическую структуру, кислородную стехиометрию, термомеханические и транспортные характеристики;  Будут развиты подходы к описанию химии дефектов и переноса заряда в сложных оксидах, содержащих два катиона с переменной степенью окисления. В качестве экспериментальных данных будут использованы результаты, полученные как на перспективных электродных материалах, так и на модельных объектах; - Будут исследоваться различные виды дефектов в мульти-кристаллическом «солнечном кремнии» с целью развития методов инженерии дефектов в этих материалах для повышения кпд солнечных элементов.  Будут экспериментально исследованы излучательные свойства систем дефектов в монокристаллическом ионно-имплантированном кремнии для целей оптоэлектроники. Актуальность исследований в области новых материалов твердооксидных электрохимических устройств обусловлена необходимостью быстрого развития технологий твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) и твердооксидных электролизных элементов (ТОЭлЭ) с целью создания отечественной элементной базы и организации производства высокоэффективных и экологически чистых автономных энергоустановок для получения электроэнергии с рекордной эффективностью и электролизных установок для получения «зеленого» водорода с рекордно низким потреблением электрической энергии. Актуальность исследования влияния дефектов на электронный спектр полупроводников обусловлена использованием «инженерии дефектов» для создания новых электронных приборов и сенсоров.