Полнопотенциальным методом присоединенных плоских волн была рассчитана электронная структура серии полупроводниковых соединений III-IV групп со структурой цинковой обманки. Используется несколько приближений для обменно-корреляционного потенциала. Показано, что равновесные параметры решетки и объемные модули упругости находятся в хорошем согласии с экспериментом, а ширина запрещенной щели очень чувствительна к выбору приближений для обменно-корреляционного потенциала.

В рамках теории функционала электронной плотности рассчитаны электронная структура и магнитные свойства границы раздела (110) полуметаллического сплава Гейслера NiMnSb с полупроводниками в зависимости от конфигурации контактных атомов. Показано, что спиновая поляризация существенным образом зависит от атомной конфигурации атомов на контактах. Анализируется природа интерфейсных состояний на рассмотренных контактах. Получена практически 100%-ная спиновая поляризация для конфигурации с никелем и сурьмой, которые в сплаве занимают соответствующие позиции аниона и катиона в полупроводнике. Оценка энергии адгезии на границах раздела показала, что контакты с максимальной спиновой поляризацией имеют также наибольшую энергию адгезии и являются энергетически выгодными и стабильными. работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 08-02-92201 ГФЕН_а) и проекта ИФПМ СО РАН 5.2.1.19. Расчеты в проводились на вычислительном кластере СКИФ Cyberia в Томском гос. университете.

Монография посвящена химическим взаимодействиям, связанным с влиянием неподеленных электронных пар атомов и ионов на структуру и симметрию молекулярных и ионных кристаллов. Рассматриваются возможности современных экспериментальных методов мультиядерной спектроскопии ЯМР и магнетохимии, а также применения квантово-химических методов Хартри-Фока, Меллера-Плессета, теории функционала плотности (DFT) для анализа особенностей межмолекулярного взаимодействия и тонких структурных особенностей молекулярных соединений гексафторидов, оксидов неполновалентных элементов, мультиядерных кластерных соединений, ионных гексафторкомплексов. Наряду с проблемами концептуального характера, вызванными применением методов теоретической и компьютерной химии, обсуждается связь некоторых фундаментальных свойств координационного взаимодействия с вкладами корреляционных эффектов, переноса электронной и спиновой плотности, а также различных оправок, обусловленных влиянием релятивистских эффектов сжатия s-оболочек, расширения и дестабилизации d- и f-оболочек, спиннорбитального взаимодействия. Книга может быть полезна специалистам в области компьютерной и квантовой химии, материаловедения, разработки материалов микро- и наноэлектроники, студентам и аспирантам.

Рассматриваются основные типы полупроводниковых приборов и физические процессы, обеспечивающие их работу. Приводится анализ электронных процессов в объеме полупроводников, в электронно-дырочных переходах и в области пространственного заряда на поверхности полупроводников. Подробно представлены характеристики диодов, транзисторов, тиристоров, лавинно-пролетных диодов, светодиодов, полупроводниковых лазеров и фотоприемников, как на основе кремния, так и на перспективных материалах GaAs, GaN, SiC. Рассмотрены характеристики полупроводниковых приборов при экстремальных температурах, квантовый эффект Холла, микроминиатюризация и приборы наноэлектроники. В третьем издании учебного пособия добавлены разделы по теории поглощения и генерации оптического излучения, дополнительно введены разделы о полевых транзисторах с высокой подвижностью электронов, репрограммируемых элементах памяти и солнечных батареях, расширено описание характеристик полупроводниковых приборов при высоких температурах. Для студентов вузов, специализирующихся в области физики, микроэлектроники и электронной техники, аспирантов и научных сотрудников.

Представлены результаты теоретического исследования электронной структуры и топологических свойств семейства соединений A"Mg2Bi2 (А" = Mg, Са, Sr, Ва) с использованием точного обмена. Установлено, что в равновесном состоянии соединение Mg3Bi2 является полуметаллом, а три других - полупроводниками с прямой фундаментальной энергетической щелью. Предсказывается, что одноосная деформация трехкомпонентных соединений приводит к переходам в топологически нетривиальные фазы: топологический изолятор, топологический и дираковский полуметаллы. Благодаря такому богатому спектру топологически нетривиальных фаз рассмотренные соединения могут представлять интерес для дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.

В учебном пособии рассматриваются основные типы полупроводниковых приборов и физические процессы, обеспечивающие их работу. Приводится анализ электронных процессов в объеме полупроводников, в электронно-дырочных переходах и в области пространственного заряда на поверхности полупроводников. Подробно представлены характеристики диодов, транзисторов, тиристоров, лавинно-пролетных диодов, светодиодов, полупроводниковых лазеров и фотоприемников, как на основе кремния, так и на перспективных материалах GaAs, GaN, SiC. Рассмотрены квантовый эффект Холла, микроминиатюризация и приборы наноэлектроники, характеристики полупроводниковых приборов при экстремальных температурах. Учебное пособие рассчитано на широкий спектр направлений обучения студентов классических и технических университетов, специализирующихся в области физики, микроэлектроники и электронной техники. Оно может быть полезно аспирантам и научным сотрудникам.

В сборник включены работы по электронным свойствам металлов, физике полупроводников и диэлектриков, металлофизике, содержащие новые результаты теоретических и экспериментальных исследований. Рассмотрены вопросы взаимодействия электронных и ионных пучков с кристаллами, методики получения и исследования кристаллов с применением рентгеновского анализа, электронной микроскопии, методов ЭПР, ЯМР и др. Сборник рассчитан на научных работников и инженеров, занимающихся исследованиями в области физики твердого тела.

В учебном пособии рассматриваются физико-химические процессы получения материалов, используемых в микро-, опто- и наноэлектронике, в том числе операции выделения химического индивида из исходного сырья, очистка в виде соединений, финишное рафинирование, получение монокристаллов с заданными свойствами. Для студентов, обучающихся по направлению "Электроника и микроэлектроника": полезно также специалистам. работающим в соответствующей области.

Анализируются физические свойства и электронные модели нового класса высокотемпературных сверхпроводников в слоистых соединениях на основе железа. Несмотря на различный химический состав и различие в кристаллической структуре, они имеют похожие физические свойства, обусловленные электронными носителями в FeAs-слоях и их взаимодействием с флуктуациями магнитного порядка. Исключительный интерес к ним объясняется перспективами практического применения. В монографии дается полная картина формирования их физических свойств на основе теоретических моделей и электронной структуры. Книга рассчитана на широкий круг читателей: физиков, изучающих электронные свойства FeAs-соединений, химиков, синтезирующих эти соединения, и специалистов, занимающихся расчетами электронной структуры твердых тел. Она будет полезна не только исследователям, работающим в области сверхпроводимости и магнетизма, но также студентам, аспирантам и всем тем, кто хочет ознакомиться с этой актуальной областью физического материаловедения.

Книга посвящена физическим основам работы различных электронных приборов. После краткого исторического введения изложены основные сведения из атомной и молекулярной физики, теории кристаллов, полупроводников и диэлектриков. В весьма популярной форме, но достаточно строго трактуется физический смысл ряда сложных явлений и понятий современной физики (уравнение Шредингера, переходы между уровнями и т. д.). К числу рассмотренных электронных приборов относятся вакуумные лампы от триодов до СВЧ-устройств, газоразрядные приборы и полупроводниковые элементы. Отражены новые направления использования плазмы газового разряда—термоядерный синтез, магнитогидродинамические генераторы и электрические ракетные двигатели. В последней главе книги с позиций квантовой электроники описаны лазеры и мазеры. Книга может быть использована в качестве дополнительного пособия студентами физических и физико-технических факультетов университетов и втузов, она также представляет интерес для широкого круга читателей — инженеров и неспециалистов, которые хотят познакомиться с современным состоянием физики и практическими применениями, основанными на ее достижениях.

Монография посвящена физике и применению диэлектрических пленок в кремниевых приборах наноэлектроники. Рассмотрены строение пленок оксида и нитрида кремния, полупроводниковые нанокристаллы в диэлектрических пленках, электронная структура диэлектриков с высокойо диэлектрической проницаемостью, технология структур кремний-на-изоляторе, физика приборов флэш-памяти. Монография предназначена для научных сотрудников и и инженеров, специализирующихся в области физики полупроводников и полупроводниковых приборов, бакалавров. магистрантов и аспирантов, обучающихся по микроэлектронике и физике твердого тела.

Изложены физические основы теории металлического состояния, освещаются вопросы структуры чистых металлов, твердых растворов и интерметаллических соединений, электронная и кристаллическая структура металлов и сплавов. Рассматриваются основы термодинамики, принципы построения диаграмм состояния и теория диффузии, основные вопросы теории затвердевания: гомогенное и гетерогенное зарождение, рост дендритных и ячеистых кристаллов и т. д. Для научных работников, занятых в области физики металлов, металловедов, работников заводских лабораторий, а также преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов металлургических и машиностроительных институтов.

Полно-потенциальным линейным методом присоединенных плоских волн исследована электронная структура сплавов Гейслера состава XYZ. Анализируются изменения в магнитных свойствах при возрастании концентрации Ni или Co в сплавах Ni(2–x)MnGa и Co(2–x)ZrSn. Показано, что полученные значения равновесных параметров решетки и магнитных моментов удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.

Исследовано влияние примесей замещения и вакансий на электронную структуру и оптические свойства кубического диоксида циркония. Показано, что наличие кислородных вакансий обусловливает появление дополнительных вакансионных состояний вблизи уровня Ферми, тогда как примесные атомы дают пренебрежимо малый вклад в состояния валентной зоны и дна зоны проводимости, и их влияние на кристалл носит в основном электростатический характер. Достигнуто понимание причин, способствующих стабилизации высокотемпературных фаз ZrO2 при добавлении Y2O3 и MgO. Получено хорошее согласие с экспериментальными рентгеновскими фотоэмисионными спектрами и оптическими характеристиками.

Обобщены экспериментальные и теоретические исследования воздействия малых доз ионизирующего излучения (рентгеновских лучей, y-квантов, электронов) на полупроводниковые монокристаллы, полупроводниковые структуры и приборы, металлы, сплавы, режущий, буровой и волочильный инструменты, а также исследования радиационно-стимулированной миграции, диффузии и выхода водорода из твердого тела. Заложена феноменологическая модель упорядочения структуры дефектных кристаллов и изменения физических и механических свойств материалов под действием ионизирующего излучения. Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся радиационной физикой твердого тела, модификацией свойств полупроводников и металлов, проблемой материалов для термоядерных и ядреных реакторов. вопросами водородной энергетики. Полезна аспирантам, магистрам и студентам соответствующих специальностей.

Монография посвящена систематическому изложению свойств, методов синтеза и возможностей применения пористого кремния, нанокремния и композитных материалов на их основе. Подробно изложены методы получения нанокристаллического кремния и проведен их сравнительный анализ. Описаны электронные и оптические свойства, современные методы исследования, позволяющие дать характеристику спектральных и структурных свойств этого материала, обладающего уникальными оптическими (поглощение излучения в УФ-области и фотолюминесценция в видимой области спектра) и электрофизическими свойствами. Значительное внимание уделяется различным областям практического применения : в УФ-защитных покрытиях, биоаналитике и солнечной энергетике. Представлены результаты исследований трансформации свойств наночастиц кремния в зависимости от химического состава примесей, появляющихся при синтезе и нахождении наночастиц в атмосфере воздуха. Описаны методы диагностики структуры, состава образующихся примесей и способы направленного модифицирования поверхности наночастиц кремния и функции их распределения по размерам. Монография рекомендуется широкому кругу читателей, интересующихся проблемами создания, исследования и применения наноматериалов, - научным работникам, аспирантам и студентам, специализирующимся в этой увлекательной и интенсивно развивающейся области современной науки.

В данной книге подробно описаны основные физические концепции, связанные с нанонаукой и нанотехнологиями, и возможности создания на их основе микроэлектронных и оптоэлектронных приборов нового поколения. В настоящее время издается много книг по новейшим разделам нанонауки, но почти отсутствуют учебники и пособия для студентов-старшекурсников и аспирантов, связанных с нанонаукой. Предлагаемая книга восполняет этот пробел, так как представляет собой ценное учебное и справочное пособие для студентов, специализирующихся в физике, материаловедении и некоторых других технических дисциплинах. Кроме того, книга может представить интерес для ученых и инженеров-практиков, желающих глубже понять принципы нанонауки и нанотехнологии.

Книга представляет собой первый подробный обзор передовой технологии выращивания кристаллов нитрида галлия. Проведен анализ возможностей долгосрочного и краткосрочного применения объемных подложек на основе GaN, а также мотивация и задачи по внедрению соответствующей технологии в конкретные приборы. Книга написана командой из 45 специалистов, признанных лидеров науки и промышленности, и подготовлена опытными редакторами. Издание окажется незаменимым ресурсом для инженеров, исследователей и студентов, работающих в области выращивания кристаллов GaN и занимающихся обработкой и изготовление приборов на их основе как в сугубо научных, так и промышленных целях.

В книге рассмотрены современные методы расчета межчастичного взаимодействия, электронной структуры и моделирования неупорядоченных структур. Особое внимание уделено методикам моделирования, основанным на методе сильной связи. Обсуждаются методы молекулярной динамики, обратного Монте-Карло, многогранников Вороного, а также Шоммерса и Реатто. Методом многогранников Вороного подробно исследуется структура ближнего порядка построенных моделей. Подробно рассмотрен развиваемый авторами метод моделирования неупорядоченных систем. Он применен для расчета электронной структуры и свойств некристаллических систем различных типов. Объяснено поведение электропроводности и магнитной восприимчивости металлического расплава при переходе металл-неметалл, а также температурная зависимость скорости звука. Рассмотрены развитые авторами аналитические методы расчета электронной структуры и магнитных свойств, основанные на использовании функций Грина в приближении сильной связи.

Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование особенностей структурных состояний, формирующихся в сплаве V-4%Ti-4%Cr, в зависимости от режимов его термомеханической обработки с применением метода многократного всестороннего прессования. Показано, что использование этого метода позволяет модифицировать гетерофазную и зеренную (субзеренную) структуру сплава и существенно повысить характеристики его прочности и пластичности.

Методом просвечивающей электронной микроскопии проведено исследование особенностей структурных состояний, формирующихся в сплава V-4%Ti-4%Cr в зависимости от режимов его термомеханической обработки с применением метода многократного всестороннего прессования. Показано, что использование этого метода позволяет модифицировать гетерофазную и зеренную (субзеренную) структуру сплава и существенно повысить характеристики его прочности и пластичности.

Сборник подготовлен международным коллективом ведущих специалистов в области нанонауки и наноструктурных покрытий. Изложены основные сведения о синтезе сверхтвердых пленок на основе тугоплавких соединений, их структуре, фазовом составе. физико-механических свойствах и сферах применения. Подробно характеризуются методы исследования покрытий: просвечивающая электронная микроскопия, наноиндентирование и компьютерный эксперимент. детально анализируются теоретические и опытные данные о природе деформации и разрушения сверхтвердых покрытий. Особое внимание уделено их трибологическим характеристиками и термической стабильности. Сборник будет полезен ученым, инженерам и преподавателям высшей школы, студентам и аспирантам, специализирующимся в области нанотехнологий, наноматериалов и нанопокрытий.

Рассмотрены физические основы легирования бериллия. Обобщены и систематизированы данные о структуре двойных соединений. Описаны пластическая деформация и механические характеристики сплавов и соединений, а также их термодинамические, диффузионные, сверхпроводящие, электронные и магнитные свойства. Дана анализ 82 бинарных систем бериллия; при этом особое внимание уделено диаграммам состояния, структуре и свойствам соединений, свойствам сплавов, патентам и авторским свидетельствам на составы, способы получения и обработку сплавов. Для физиков, металловедов, технологов и металлургов, специализирующихся в области реакторного материаловедения и приборостроения.

В рамках теории функционала электронной плотности на основе первых принципов проведен расчет электронной структуры и магнитных свойств границы раздела (110) между сплавом NiMnSb и GaAs в зависимости от конфигурации контактных атомов. Обнаружено, что две их шести возможных атомных конфигураций границы раздела обладает высокой степенью спиновой поляризации, которая достигает 100% для одной из изученных интерфейсных структур.

Полнопотенциальным методом присоединенных плоских волн изучено взаимодействие водорода с B2-TiMe (001) (Me = Fe, Ni, Pd) и PdTa (001) поверхностями. Анализируются адсорбционные свойства поверхностей сплавов. Обсуждаются изменения электронной структуры, вносимые палладиевым покрытием в поверхностные слои B2-TiMe (001). Предлагается микроскопическое объяснение локальной поверхностной активности.??.

Методами электронно-микроскопического и рентгеноструктурного анализов исследованы особенности эволюции структурно-фазового состояния наноструктурного сплава Ti-6Al-4V-H в процессе вакуумного отжига и облучения пучком электронов. Показано, что сочетание предварительного легирования водородом, горячего прессования и изотермического отжига в вакууме позволяет сформировать в сплава Ti-6Al-4V субмикрокристаллическую структуру со средним размером зерен менее 0,3 мкм. Установлено, что использование для дегазации по водороду облучения электронным пучком снижает не только температуру выхода водорода. но также и температуру рекристаллизации СМК структуры.

Термоупругие мартенситные превращения в сплавах на основе никелида титана - сложный иерархический процесс, происходящий на разных масштабно-структурных уровнях. Однако возможность протекания и температуры данных превращений во многом обусловлены особенностями электронной структуры данных сплавов. В данном обзоре на основе собственных экспериментальных результатов по исследованию электронной структуры и анализа зонно-структурных расчетов анализируется природа структурной нестабильности высокотемпературной В2-фазы сплавов на основе TiNi и В2-интерметаллидов титана. Показано, что представление о том, что в основе мартенситных превращений в интерметаллидах TiMe лежит склонность титана к полиморфному превращению, которое становится возможным в решетке соединения, позволяет сформулировать критерии, опираясь на которые, можно управлять температурами мартенситных превращений. Анализируются также особенности электронной структуры, обусловливающие прекурсорные эффекты в данных сплавах.

Рассмотрены закономерности упрочнения и особенности структурных и фазовых превращений в углеродистой (0,7% С) стали, закаленной из расплава электронным пучком с энергией электронов 130-180 кэВ, длительностью импульса 10-200 мкс. Обнаружено, что максимальное упрочнение достигается при длительности импульса = 40 мкс. немонотонный характер зависимости степени упрочнения от длительности импульса связан с существенным влиянием параметров пучка на фазовый состав и морфологию быстрозакаленных структур.

Рассмотрено влияние металла-комплексообразователя в молекуле тетрафенилпорфина на его каталитическую активность в реакции окисления алкилароматических углеводородов молекулярным кислородом. Найдена зависимость каталитической активности металлопорфиринов (ТФП Сo, Cu, Zn, Mn, In) от их потенциалов окисления и распределения электронной плотности в молекуле. Показано влияние электронодонорного соединения имидазола на скорость реакции окисления.

Монография посвящена анализу формирования и изменения структуры, фазового состава и механических свойств толстых сварных соединений из стали 091'2С, выполненных различными способами, в зависимости от условий их получения и сроков эксплуатации. Выполнен анализ зеренной и дефектной субструктур и фазового состава толстых сварных швов и обосновано их деление на три закономерно расположенные зоны, характеризующиеся различной кинетикой и термодинамикой формирования градиентных структурно-фазовых состояний на основании анализа результатов комплексных исследований предложен способ диагностики наиболее напряженных участков шва, в которых могут зарождаться трещины. Полученные результаты исследования являются основой прогнозирования времени безопасной эксплуатации сварных соединений и целенаправленного выбора оптимального типа и способа сварки. Д ля неразрушающего контроля состояния сварных швов крупногабаритных конструкций рекомендовано измерение скорости ультразвука. Книга предназначена для специалистов в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения, металловедения и термообработки металлов. Может быть полезна аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.