МЕХАНІЗМИ ФОРМУВАННЯ СТОХАСТИЧНО НЕОДНОРІДНОЇ СТРУКТУРИ АМОРФНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ СИСТЕМ АIV-ВV-ХVI : МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ стохастических неоднородной структуры аморфных халькогенидов СИСТЕМ АIV-ВV-ХVI

summary

У вступі обґрунтована актуальність роботи і розглянута суть проблеми, що досліджується. Сформульовані мета і завдання досліджень, зазначена науко-ва новизна і практична цінність отриманих результатів, підкреслено особистий внесок здобувача, наведено відомості про апробацію роботи та публікації.

Розділ 1 «Літературний огляд» містить розгляд і аналіз літературних даних за темою дисертації. Розглянуто загальну сутність аморфного стану та критерії його визначення. Підкреслено важливість досліджень структури для встановлення природи невпорядкованих матеріалів. Для акцентування переваг структурного підходу при вивченні специфіки аморфних халькогенідів проведено короткий критичний аналіз їх визначальних особливостей та основних відмінностей двох основних видів аморфного стану: стекол і аморфних плівок. Відмічено, що проблеми вивчення невпорядкованої будови аморфних халькогенідів лежать у різних площинах їх структурної ієрархії: БП; ПП; мезоскопічне упорядкування; наноструктура та мікроструктура. Кожен із цих рівнів особливим чином проявляється в результатах експериментальних досліджень та відображає взаємозв’язані і одночасно різні специфічні процеси структуроутворення аморфних халькогенідів. Розглянуто основні моделі, які запропоновані для опису структури аморфних речовин.

У заключній частині розділу уточнено зміст основних структурних термінів, які використовуються в роботі. Атомний каркас або атомна сітка – аналоги кристалічної ґратки для невпорядкованих систем, вузли котрих відповідають положенням у просторі атомів речовини. Структурний фрагмент атомної сітки – це її певна нерозривна частина, яка володіє специфічною топологічною, фізичною чи хімічною особливістю (наприклад, має вид обривку ланцюжка, шару чи окремої молекули; або має внутрішні механічні напруження фіксованого знаку і величини; або характеризуються меншою атомною густиною і т.д.). В якості синоніма терміну структурний фрагмент вживається словосполучення атомна конфігурація. Структурною частинкою вважається такий структурний фрагмент, який є одним із базових елементів побудови всієї атомної сітки і одночасно виступає носієм певної специфічної структурної чи фізико-хімічної властивості аморфної речовини (наприклад, молекулярні комплекси, кластери трьохмірної неперервної сітки, тощо). Під СО розуміються ті елементи будови атомної сітки, які описують характер ув’язування атомів між собою та задають параметри БП зразка в області 2 – 3 координаційних сфер. СО є складовими блоками структурних частинок, або виконують і їх роль. Атомним комплексом вважається любе відокремлене утворення із ~2 – 10 атомів. Кластером є більш масштабні атомні формування із десятків і сотень атомів. Молекулою названо ті атомні комплекси, атоми яких мають насиченими всі свої валентності, а квазімолекулою –  комплекси, в яких існує один або кілька вільних (обірваних) хімічних зв’язків. При переході на рівень неперервного континууму структура невпорядкованої системи описуєть-ся в термінах аморфної матриці. У кінці розділу на основі загального аналізу літературних даних обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи.

Розділ 2 «Технологічні процеси, методи та умови отримання аморфних халькогенідів» присвячений дослідженню процесів утворення аморфних матеріалів. Вони полягають у переведенні конкретної речовини у стан із тим чи іншим ступенем безладдя з послідуючим забезпеченням умов збереження певної частки створеного безладдя. Показано, що особливості вихідного стану системи у визначальному ступені задаватимуть структуру та властивості кінцевих аморфних матеріалів. Коротко описано технологічне устаткування та режими отримання аморфних плівок методами ТВ, ДТВ та ІЛВ.

Підкреслено, що формування аморфних халькогенідів визначається двома головними групами факторів: внутрішніми та зовнішніми. У процесі аналізу великого масиву експериментальних та теоретичних даних виявлено, що основними внутрішніми факторами, які сприяють формуванню аморфних халькогенідів, є реалізація між атомами сильних направлених ковалентних хімічних зв’язків; складний хімічний склад речовини; наявність двох або більше поліморфних кристалічних фаз для речовини даного хімічного складу; характер структури даної речовини відповідно до її рівноважної фазової діаграми; тип та вид симетрії просторової ґратки відповідних кристалічних фаз, які реалізуються для цієї речовини; кількість атомів, які входять в елементарні комірки цих кристалічних фаз. Для складних халькогенідів сюди додається характер рівноважної і нерівноважних фазових діаграм відповідної системи та кількість рівноважних і нерівноважних стехіометричних сполук, які реалізуються в ній. Визначальним зовнішнім фактором, що сприяє формуванню аморфних плівок халькогенідів, є мас-спектрометричний склад конденсованої пари і характер будови її багатоатомних частинок. Менш важливими зовнішніми факторами, які не визначають, але сприяють утворенню аморфних плівок, є низькі температури підкладки; високий ступінь переохолодження пари та великі швидкості конденсації. Для стекол основними зовнішніми факторами є температура вихідного розплаву та швидкість його охолодження.

Для аналізу процесів формування аморфних плівок халькогенідів особливо важливими є дані про атомно-молекулярний склад та енергію частинок парової фази. Систематизація результатів численних мас-спектрометричних досліджень парової фази халькогенідів для різних температурних інтервалів випаровування одночасно з аналізом даних прямих квантово-механічних розрахунків власної енергії та будови атомних комплексів пари і структури фрагментів ґраток кристалічних модифікацій халькогенідів дозволили встановити такі закономірності: парова фаза складається із набору окремих атомів, іонів та різних багатоатомних комплексів (табл.1); кількість