Все статьи
“Issiq va sovuq suvning muzlash tezligini solishtirish va ta’sir etuvchi omillarni aniqlash” mavzusida oʻquv-tadqiqot ishlarini tashkil etish
Эффективность солнечных теплоэнергетических установок с селективными приемниками излучения
Объект исследования: солнечные тепловые и энергетические установки
Цель работы: разработка методик и моделей, предназначенных для определения эффективности использования селективных поверхностей в солнечных низко- и высокотемпературных установках и выработки рекомендаций по их применению.
Методы исследования: в работе использованы основные положения фотометрии, геометрической оптики и теоретических основ теплотехники, общепризнанные методы численного решения уравнений теплопроводности, а также методы обработки результатов.
Полученные результаты и их новизна: развита методика определения интегральных радиационных характеристик поверхностей по равновесным температурам, отличающаяся новой схемой учета конвективных теплопотерь; разработана численная модель «горячего ящика», отличающаяся учетом теплопотерь с боковых поверхностей, селективности приёмника и прозрачного ограждения; разработана методика определения оптимальных параметров (концентрация, температура преобразования) солнечных теплоэнергетических установок с селективным приемником, впервые определены максимальные кпд солнечных теплоэнергетических установок с селективными приемниками излучения.
Практическая значимость: методика определения интегральных радиационных характеристик, её экспериментальная отработка могут быть использованы на практике для определения радиационных характеристик различных материалов; разработанные тепловые модели солнечных низкотемпературных установок и их численная и программная реализации могут быть использованы при обосновании степени селективности приемников солнечного излучения; результаты оптимизации системы селективный приемник - термодинамический преобразователь могут быть использованы при определении оптимальных рабочих режимов СЭУ в зависимости от, концентрации солнечного излучения и температур преобразования.
Степень внедрения и экономическая эффективность: результаты работы позволяют обосновать требования к селективности приемников солнечного излучения НПУ и ВПУ, а следовательно снизить затраты на их изготовление.
Область применения: низко-и высокотемпературные солнечные установки.
Электрофизические и спектральные характеристики трехбарьерного фотодиода на основе арсенида галлия
Объекты исследования: фотодиодные Аи-лА1Л Ga,.^. As-/?GaAs-Ag, Au+Zn-/?(Al л Ga ,_д.) !_j In v As-«GaAs-Au, Au-/?( Al л. Ga ) ,_y Iny As-wGaAs-Ag-структуры,
изготовленные методом жидкостной эпитаксии.
Цель работы: установление механизмов определяющих физические процессы, протекающие в областях объемного заряда гетероперехода на основе арсенида галлия и его соединений, а также изучение влияния выпрямляющих барьеров на токовые и спектральные характеристики трехбарьерной структуры с различным составом гетерослоя.
Методы исследования: экспериментальные методы снятия вольт-амперных, вольт-емкостных и спектральных характеристик, методики определения характеристических параметров на основе экспериментальных данных.
Полученные результаты и их новизна: впервые разработаны одно и многобарьерные структуры на основе гетероперехода /?AlGaInAs-«GaAs и установлена роль выпрямляющих барьеров в расширении спектрального диапазона в длинноволновую область. Впервые предложены принципы создания трехбарьерных фотодиодных Au-/?AlGaInAs-/?GaAs:O-Ag-CTpyKTyp, основанные на варьировании количества индия в гетерослое для различного назначения. Установлено, что при возбуждении Au-pAlo.osGao^Ino.iAs-wGaAs-Ag-CTpyKTypbi со стороны гетерослоя создаются высокие значения фототока, обусловленные мелким залеганием области разделения фотоносителей и поочередным сжатием квазинейтральной части гетерослоя слоем объемного заряда запираемых переходов. Экспериментально показано, что в фотодиодной структуре увеличение толщины гетерослоя до размеров в два раза больших диффузионной длины может привести к низким значениям обратного тока перехода металл-полупроводник по сравнению с обратным током гетероперехода, что объясняется улучшением границы металл-полупроводник и сменой термоэлектронного механизма генерационным.
Практическая значимость: предлагаемые в диссертационной работе рекомендации упрощают процесс согласования выходных параметров фотоприемника с входными параметрами усилительного каскада фотоприемных устройств оптоэлектроники и систем телекоммуникации.
Степень внедрения и экономическая эффективность: полученные результаты являются основой для разработки фотоприемных устройств для приема и передачи оптического сигнала в научно-производственных объединениях АН РУз и других приборостроительных организациях.
Область применения: технология и конструирование электронной аппаратуры для микро и оптоэлектроники, а также телекоммуникационных систем, средств передачи и приема информации.
Электронные процессы в теллурид кадмиевых инжекционных фотоприемниках
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мировой практике в интенсивно развивающейся области физики полупроводников особое внимание уделяется разработке фотоприемных структур, отличающихся высокой чувствительностью в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. В этом плане одной из основных задач является поиск новых полупроводниковых материалов, создание на их основе современных высокоэффективных приборов, таких как фотоэлементы и фотоприемники, создание широкодоступной технологии получения полупроводниковых фоточувстви-тельных структур на основе соединений А2В6.
На сегодняшний день в мире большое внимание уделяется изучению электронных и инжекционных процессов в фотоприемных структурах, в том числе на основе пленок /?-CdTe. В этом аспекте важной задачей является проведение целевых исследований в ниже приведенных направлениях: получение сильнокомпенсированных высокоомных пленок CdTe со столбчатой структурой зерен и на их основе создание металл-окисел-полупроводник (МОП)-структуры; исследование электрофизических и фотоэлектрических свойств МОП-структур А1 - А12О3 - р-CdTc - МоО3 - Мо и возможности их использования в качестве инжекционного фотоприемника; изучение влияния ультразвукового облучения (УЗО) на электрофизические свойства фотоприемных структур; поиск путей обеспечения работоспособности полупроводниковых фотоприемных структур при комнатной температуре.
В соответствии со Стратегией действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан наиболее важном обратить особое внимание на разработку эффективных механизмов внедрения достижений научных исследований и на этой основе обеспечить конкурентоспособность национальных товаров на внутреннем и внешнем рынке. В частности, основное внимание уделяется вопросам импортозамещения в области элементов полупроводниковой электроники. Особо следует отметить, что данная деятельность осуществляется в рамках объявленного «Года поддержки активного предпринимательства, инновационных идей и технологий», направленных на получение научных результатов, отвечающих современным требованиям научного развития.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, указанных в Указе Президента Республики Узбекистан ПФ-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлении Президента Республики Узбекистан ПК-№2772 от 13 февраля 2017 года «О приоритетных направле-нииях развития электронной промышленности 2017-2021 годах» и №ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организации, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а также других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью диссертационной работы является создание инжекционного фотоприемника с внутренним усилением на основе пленок р-CdTe со столбчатой структурой зерен и определение электронных процессов происходящих в нем.
Научная новизна исследования заключаются в следующем:
установлено, что механизм токопереноса в Al - Al2O3-p-CdTe - МоО3 -Mo-структуре определяется свойственным МДП -структурам ТОПЗ механизмом, состоящим из четырех участков. Первый участок линейный, второй участок квадратичный, связанный с заполнением глубоких ловушек, третий участок резкого роста тока, обусловленный задержкой электронов двухуровневыми комплексами при рекомбинационных процессах, и переходящий на квадратичную зависимость за счет заполнения мелких ловушек.
экспериментально показано, что уменьшение толщины базовой области приводит к увеличению фоточувстывительности в собственной области поглощения за счет сниженя количества примесей, участвующих в генерации фотоносителей в примесной области спектра;
показано, что ультразвуковое воздействие способствует упорядочению дефектов, приводя к увеличению поверхностного потенциала от i//s~ 0.17 eV до i//s~ 0.25 eV; в результате прямой ток возрастает, а обратный ток уменьшается.
выявлено, что в структуре А1 - АЬО3 - р-CdTe - МоО3 - Мо усиление первичного фототока имеет большее значение при малой интенсивности освещения и в режиме прямого смещения.
Практические результаты исследования заключаются в следующем:
изготовленный инжекционный фотоприемник с внутренным усилением на основе МОП-структуры в виде А1-АЬО3 - p-CdTc - МоО3 - Мо может быть использован для приема оптических сигналов в диапазоне спектра (2 = 400 + ЮОО нм);
экспериментальные результаты, полученные в диссертационной работе, могут служить основой для создания устройств, регистрирующих слабые интенсивности освещения в видимой области спектра.
Заключение
По результатам создания инжекционного фотоприемника с внутренним усилением на основе пленок /?-CdTc со столбчатой структурой зерен и исследования происходящих в нем электронных процессов сделаны следующее выводы:
1. Изготовлен широкополосный (2 = 400 ч- 1000 нм) фотоприемник с внутренним усилением на основе пленок p-CdTe со столбчатой структурой зерен, предназначенный для регистрации световых сигналов в области длин волн Л = 450 + 750 нм, их усиление происходит за счет реализации механизмов усилений - положительной обратной связи (ПОС) и параметрического усиления (ПУ).
2. Выявлено, что прямая ветвь вольтамперной характеристики структуры состоит в основном из четырех степенных участков. В частности, при малых плотностях тока в рекомбинационных процессах участвуют точечные дефекты, а при больших плотностях тока, когда скорость рекомбинации выходит на полное насыщение U NR/th рекомбинационные процессы в исследуемых образцах определяются серией комплексов с вакансиями и другими дефектами, которые образуют сложные центры рекомбинации и определяют механизмы переноса носителей.
3. Установлено, что после воздействия УЗО окисные заряды отжигаются и даже вносят вклад в создание дополнительных поверхностных ловушек, а нестабильные точечные дефекты, находящиеся в приповерхностном слое полупроводника, становятся электрически нейтральными, приводя при этом к увеличению прямого тока примерно на 25-30%, и уменьшению обратного тока на 6-9%.
4. Выявлено, что структура Al - А12О3 - p-CdTe - МоО3 - Мо в пропускном направлении тока работает как инжекционный фотоприемник с высокой фоточувствительностью при малых интенсивностях полезного сигнала за счет насыщающего характера зависимости фототока от интенсивности оптического излучения.
5. Экспериментально показано, что быстродействие А1 - АЬОз -p-CdTe - МоОз - Mo-структуры в запорном направлении на два порядка выше по сравнению с пропускным направлением.
Электронные процессы в инжекционных фотодиодах на основе гетеро-переходов между сульфидом кадмия и кремнием
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время во всем мире уделяется особое внимание проблемам создания новых видов оптоэлектронных приборов, а также усовершенствованию инжекционных фотодиодов, как одному из перспективных направлений в области развивающейся физики полупроводников. При этом исследование принципов работы инжекционных фотодиодов, влияния напряжения смещения на генерацию электронно-дырочных пар и процессов модуляции сопротивления базы под воздействием электромагнитного излучения считаются основными задачами создания нового вида фотодиодов.
В настоящее время в мире в области физики полупроводников уделяется большое внимание определение роли параметров базы в формировании физических свойств инжекционных фотодиодов. При этом проведение целевых исследований, в том числе выполнение нучных изыскательских работ в следующих направлениях считается важными задачами: глубокое изучение физических процессов, происходящих в исследуемых системах и определение механизмов формирования фотоэлектрических характеристик, усовершенствование технологических способов изготовления инжекционных фотодиодов, определение зависимости спектральных характеристик фотодиодов с гетероструктурой на основе сульфида кадмия и кремния от процессов, происходящих на гетерогранице, нахождение путей оптимизации их функциональных параметров, а также решение проблемы усовершенствования технологии их получения.
По Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан обращается особое внимание вопросам создания механизмов применения в практику достижений науки и инновации. В том числе определение возможностей управления электронными процессами, происходящими в микроэлектронных и полупроводниковых гетероструктурах и управление спектральными характеристиками считается одим из важных задач. В год поддержки иновационных идей и технологий, активного предпринимателя, поднятие полученных научных результатов на современный уровень достоин особого внимания. При этом повышение эффективности путем оптимизации функциональных характеристик фотодиодных гетероструктур, предназначенных на различный спектральный диапазон, имеет важное значение. В этом аспекте разработаны способы уменьшения токов утечек различными внешними воздействиями. Па ряду с этими, выяснение причин, влияющих на формообразование спектральных характеристик гетероструктур на основе сульфида кадмия и кремния, определение электронных процессов, характеризующих статических и динамических характеристик и повышения эффективности фотоэлектрических параметров, а также разработка технологии создания гетероструктурных фотодиодов на основе сульфида кадмия и кремния имеет важное значение.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, указанных в Указе Президента Республики Узбекистан ПФ-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлении Президента Республики Узбекистан ПК-№2772 от 13 февраля 2017 года «О приоритетных направлениях развития электронной промышленности 2017-2021 годах»и №ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организации, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а также других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью диссертационной работы является определение электронных процессов, характеризующих динамических и статических характеристик, а также механизмов переноса тока в инжекционных фотоприемниках на основе /?+CdS - /?CdS -pSi- и /?+CdS - nCdS - лЗнгетероструктур.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: впервые разработана технология получения тонких пленок CdS на кремниевых подложках путем напыления порошков CdS в квазизамкнутой вакуумной системе и на их основе созданы гетероструктуры /CCdS - wCdS -/?Si и л*CdS - >?CdS - wSi, работающие в качестве инжекционных фотоприемников с внутренним усилением и перестраиваемым диапазоном спектральной чувствительности;
расположенные в широком спектральном диапазоне длин волн 389 -1238 nm в гетероструктуре п CdS - /?CdS - /?Si один высокий «пик» при длине волны 475 nm и три небольших «пик»а при длинах волн 618 nm, 740 nm и 821.8 nm подтверждает наличие различных примесных уровней;
экспериментально установлено, что в состоянии термодинамического равновесия на границе раздела wCdS - /^Si-гетероперехода при значениях поверхностного потенциала y/s = 0,04 eV образуются отрицательно заряженные поверхностные состояния акцепторного типа, при отрицательных значениях плотность поверхностных состояний (Vss) имеет высокие, а при положительных значениях низкие значения;
показано, что рост инжекции электронов из /?81-подложки в базу с увеличением напряжения прямого смещения, приводит к росту фототока и расширению диапазона спектральной чувствительности в сторону коротких длин волн;
найдены оптимальные технологические режимы формирования сильнолегированного тонкого п CdS-слоя и получения контакта на поверхности пленки ^CdS-плёнки путем вакуумного напыления индия на поверхности нагретых до 373 К ziCdS - pSi- и >?CdS - /zSi-гетероструктур с последующей термической обработкой при 673 К в течение 30 сек.
Заключение
На основе определения электронных процессов, характеризующих динамических и статических характеристик, а также механизмов переноса тока в инжекционных фотоприемниках на основе w+CdS - /?CdS - /?Si- и /TCdS -/?CdS - wSi-гетероструктур сделаны следующее выводы:
1. Определены технологические условия получения w+CdS - /?CdS - pSi-и w+CdS - /?CdS - wSi- гетероструктур путем напыления порошков CdS на кремниевые пластины в квазизамкнутой вакуумной системе.
2. Показано, что в условиях комнатной температуры zTCdS - /iCdS-переход, в прямом направлении смещения находится в режиме аккумуляции. При освещении белым светом с освещенностью Е = 0.1 lux, он имеет интегральную чувствительность Smt = 2,8-104 A/lm (ЗЮ6 A/W), а при освещении лазерным лучом с длиной волны X = 0,625 нм и мощностью Р = 10 pW/cm“, спектральную чувствительность S\ - 2.3-104 A/W.
3. Выявлено туннелирование дырок из кремния /9-типа (/^Si-подложка) в базу (/?CdS) через поверхностные состояния, имеющиеся на границе раздела и расположенные в нижней половине запрещенной зоны кремния в условиях прямого смещения гетероперехода /?Si - wCdS.
4. Показано, что /?Si - «CdS-гетеропереход при обратном смещении гетероструктуры /z'CdS - nCdS - /?Si является неидеальным инжектирующим контактом (для электронов), в то же время со стороны /iCdS-базы он является эффективным аккумулирующим контактом и не прозрачным для дырок, что обуславливает появление сублинейного участка ВАХ.
5. Установлено, что имеющаяся точка инверсии знака фоточувствительности /?+CdS - wCdS - pSi-гетероструктуры как в коротковолновой (2 = 350-5- 865 nm), так и в длинноволновой (2 = 865 -5- 1300 nm) областях спектра электромагнитного излучения, происходит за счет полной компенсации светового и темнового токов, направленных навстречу друг другу.
6. Показано, что при комнатной температуре обратная ветвь ВАХ /?+CdS - nCdS - /?Si-rerepocTpyKrypbi состоит из четырех участков и основным механизмом переноса тока на первом участке является термоэлектронная эмиссия, на втором участке диффузионный, на третьем участке направленный противоположно к дрейфовому току диффузионный, на четвертом участке диффузионно-дрейфовый механизмы.
7. Экспериментально выявлено, что при термодинамическом равновесии, на границе раздела wCdS - /^Si-гетероперехода при значениях поверхностного потенциала y/s = 0,04 eV образуются отрицательно заряженные поверхностные состояния акцепторного типа; при отрицательных значениях у/s плотность поверхностных состояний (Vss) имеет высокие, а при положительных значениях y/s низкие значения.
Электронная спектроскопия нанопленок и нанокристаллов созданных низкоэнергетической ионной бомбардировкой полупроводниковых и диэлектрических пленок
Объекты исследования: Ионно-лучевая обработка и электронная спектроскопия поверхности твердых тел.
Цель работы: Изучение закономерностей и выяснение физических механизмов формирования одно- и многокомпонентных нанопленок, нанокристаллов и сверхрешеток на основе полупроводниковых и диэлектрических пленок при низкоэнергетической ионной бомбардировке в сочетании с отжигом.
Методы исследования: Оже - электронная спектроскопия (для исследования состава), дифракция быстрых электронов, растровая электронная микроскопия (для исследования кристаллической структуры и топографии), ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия, спектроскопия упруго отраженных электронов, спектроскопия характеристических потерь энергии электронов (для исследования электронной структуры).
Полученные результаты и их новизна: Впервые разработана методика получения панокристаллов и напоплепок на основе полупроводников и диэлектрических пленок с использованием метода низкоэнергетической ионной имплантации (Ео = 0,5-5 кэВ) в сочетании с отжигом (температурный + лазерный). Выявлены основные механизмы их формирования. Впервые оценены параметры энергетических зон и кристаллической решетки силицидных напоплепок разной толщины. Обнаружено, что при 9 < 5 - 6 нм с уменьшением толщины пленки увеличивается ширина запрещенной зоны и значение постоянной решетки а. Разработана методика оценки критических размеров панокристаллов при которых происходит туннелирование электронов. Разработана модель поверхности Si с нанокристаллами силицида.
Практическая значимость: Результаты могут быть использованы для создания новых наноматериалов и многослойных наноразмерных гетероструктур, необходимых для приборов микро-, опто- и наноэлектроники.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Разработаны практические рекомендации для будущего использования полученных результатов в электронной промышленности. Результаты были использованы при выполнении грантов (Патент РУз № IAP 04080. Способ получения панокристаллов силицида металла; патент РУз № IAP 04081. Способ получения трехкомпопептпых наноструктур па основе арсенида галлия). Часть результатов используется в учебном процессе (Имеется акт внедрения в учебный процесс ТашГТУ).
Область применения: Физическая электроника и физика поверхности, микро-, опто- и наноэлектроника, ионно-лучевая и лазерная технология, производство полупроводниковых приборов.
Электронная спектроскопия и микроскопия поверхности бинарных материалов (Pd–Ba, CoSi2 и GaAs), имплантированных ионами низких энергии
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире на сегодня в бурно развивающемся направлении области физической электроники одним из перспективных направлений является исследование физических процессов в наноразмерных многослойных структурах. Вмете с тем, получение нанокластерных фаз и наноразмерных многослойных структур, тонкие пленки и гетероструктуры полученные на основе Si и GaAs, создание интегральных схем, вплоть до перехода на наноразмерные структуры и улучшения эксплуатационных характеристик является одной из важных проблем.
В годы независимости в республике развитию области физической электроники особое внимание уделено получению новых наноразмерных структур и многослойных квантово-размерных гетерокомпозиций методом МЛЭ в сочетании с низкоэнергетической ионной бомбардировкой. В этом аспекте по получению новых материалов в виде многослойных квантоворазмерных гетероструктур и наноконтактов к ним, новых типов полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности, планарных интегральных детекторов коротковолновых и ионизирующих излучений, детекторов УФ-излучений, баллистических транзисторов, интегральных схем достигнуты существенные результаты. На основе Стратегии действий дальнейшего развития Республики Узбекистан в области физической электроники получение гетерозпитаксиальных структур и наноразмерных пленок, а также их формирование и изучение в процессе преобразования физических процессов имеет важное значение при решении вопросов расширения их функциональных возможностей.
На сегодня в мире уовершентвование технологии получения бинарных материалов ионной имплантацией, получение структур с новыми свойствами позволит повыить эффективность их работы. В этом плане целевые исследования, в том числе осуществление ниже приведенных научных исследований: определение основных механизмов формирования однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности бинарных материалов различной природы (металлосплавов и полупроводников) и различной химической связи (интерметаллической, ковалентной и ионной) при бомбардировке ионами Аг+; изучение электронной и кристаллической структуры наноразмерных фаз, созданных на поверхности GaAs имплантацией ионов А1+; изучение электронной структуры (параметры энергетических зон и плотность состояния валентных электронов) наноразмерных структур, созданных на поверхности CoSi2 и GaAs ионной бомбардировкой. Проводимые в этих направлених научные исследования указывают на актуальность темы данной диссертации.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-1442 «О приоритетных направлениях развития индус-трии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг.» от 15 декабря 2015 года и №-ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организаций, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является комплексное изучение механизмов модификации и особенностей образования наноразмерных структур в поверхностных слоях PdBa, CoSi2 и GaAs при низкоэнергетической ионной бомбардировке с последующей термической и лазерной обработкой.
Научная новизна исследования заключаются в следующем:
предложена структурная модель поверхности Pd-Ba, активированного в высоком вакууме и в атмосфере кислорода и разработана методика равномерной активировки поверхности сплавов Pd-Ba цилиндрической формы методами лазерной абляции и имплантации ионов Ва+;
показано, что форма и размеры нанокристаллических фаз образующихся на поверхности Pd и Pd-Ba при дозах облучения D < 1013 см'2 в основном зависит от микрорельефа поверхности, а при высоких дозах D > 51015 см'2 не зависит; наиболее вероятным механизмом образования участков с кристаллической структурой под действием имплантации больших доз ионов является разогрев мишени в области теплового пика, приводящий к расплавлению материала;
методом ионной бомбардировки (Аг* и О+) в сочетании с отжигом получены однородные регулярно расположенные наноразмерные фазы и эпитаксиальные нанопленки Si и CoSiO на поверхности CoSi2/Si (111), а также определены зависимости размеров нанокристаллических фаз от энергии и дозы ионов;
разработаны механизмы формирования однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности материалов различной природы (металлосплав Pd2Ba, полупроводники CoSi2 и GaAs) и типа химической связи (интерметаллический, ковалентный и ионно-ковалентный) при бомбардировке ионами Аг+;
определены оптимальные условия ионной бомбардировки и последующего отжига получения многослойных структур Si-CoSi2-Si, CoSiO-CoSi2-Si, Ga-GaAs-Ge, GaAlAs-GaAs и построены их энергетические зонныедиаграммы.
Заключение
На основе комплексного изучения механизмов модификации и особенностей образования наноразмерных структур в поверхностных слоях PdBa, CoSi2 и GaAs при низкоэнергетической ионной бомбардировке с последующей термической и лазерной обработкой сделаны следующие выводы:
1. Установлено, что имплантация ионов Ва+ с Ео = 0,5-^5 кэВ при D = 1015 см'2 в Pd и Pd-Ba в зависимости от микрорельефа поверхности образцов приводит к формированию нанокластерных фаз различной формы и размеров, в частности, в случае Pd-Ba наличие следов механической обработки приводит к образованию разветвленных линий с шириной 2-3 мкм, обогащенных атомами Ва. При D = DHac = 6-1016 см'2 поверхность Pd-Ba и Pd состоит из крупнозернистых блоков соединений типа PdBa и Pd2Ba с четкими гранями и размерами 5-10 мкм, характерные для кристаллических пленок.
2. Показано, что при лазерной активировке можно достигнуть наибольшей степени чистоты поверхности, следовательно, максимального увеличения коэффициента вторичных электронов Pd-Ba без напуска водорода, разработана модель расположения атомов Ва, О и Pd на поверхности и по профилю Pd-Ba, активированного в высоком вакууме и в атмосфере кислорода.
3. Выявлены основные механизмы отказа стандартных катодов Pd-Ba в процессе их длительной (t > 500 час) эксплуатации и появление на поверхности этих катодов отдельных дефектных участков в виде пузырьков с размерами 15-20 нм и обнаружено увеличение концентрации атомов С и S до 10-15 ат.% и появление атомов подложки (Мо).
4. Определены значения Eg, X, cm и р нанопленок CoSi2/Si (111) разной толщины (0 = 10 - 100 нм), в которых глубина зоны выхода истинновторичных электронов X пленок CoSi2 составляет ~ 80-100 А и определены оптимальные режимы ионной бомбардировки и последующего отжига для формирования нанопленочной системы Si - CoSi2 - Si.
5. Выявлены основные механизмы формирования однокомпонентных наноразмерных структур на поверхности пленок различной природы и типа химической связи (металлосплав Pd2Ba, полупроводники CoSi2, GaAs) при бомбардировке их ионами Аг*.
6. Получены наноструктуры трехкомпонентных соединений Ga,.xAlxAs с толщиной 0 = 20 - 70 А в поверхностной области GaAs имплантацией ионов АГ с энергиями от 0,5 до 5 кэВ в сочетании с отжигом. При низких дозах облучения (D < 1015 см'2) формировались нанокристаллические фазы, а при больших дозах (D > 2-1016 см'2) - нанопленки типа Gao.5Alo.5As. Изменяя температуру постимплантационного отжига в интервале 850-1000 К значение х можно регулировать в пределах от 0,5 до 0,2. При этом ширина запрещенной зоны трехкомпонентной пленки уменьшается от 2,4 эВ до 1,6эВ. Показано, что ширина запрещенной зоны Eg нанокристаллической фазы Ga05Al05As с поверхностными размерами 25-30 нм составляет 2,8-2,9 эВ, а для нанопленки с толщиной 20-25 нм ~ 2,3 эВ.
7. Проведена оценка ширины запрещенной зоны и плотности состояния валентных электронов одно- и трехкомпонентных наноразмерных структур, созданных на поверхности полупроводников ионной бомбардировкой, в частности, в результате уменьшения поверхностных размеров нанокристаллов с ~ 50 - 60 нм до ~ 10 нм ширина запрещенной зоны Si увеличивается от 1,2 до 1,5 эВ, CoSiO - от 2,4 до 2,8 эВ, Ga^Al^As - от 2,4 до 2,9 эВ.
8. Оптимальные условия получения наноструктур GabxAlxAs с управляемой шириной запрещенной зоны представляют интерес для создания наноэпитаксиальной структуры Si/CoSi2/Si для СВЧ транзисторов с проницаемой и металлической базой.
Электрометрические методы определения некоторых карбоновых и апротонных кислот в неводных и смешанных растворах
Объекты исследования: Карбоновые кислоты: одно, двух- и многоосновные, аминокислоты, апротонные кислоты (кислоты Льюиса), амины, вода, смешанные водно-неводные, неводно-неводные и неводные растворители. Образцы производственных объектов.
Цель работы: Теоретическое обоснование выбора растворителей для титриметрического определения одно-, двух- и многоосновных карбоновых и апротонных кислот, изучение свойств неводных растворителей в отношении различных по химическим свойствам и силе кислотам и веществам, прояляющим кислотные свойства, разработка методик анализа.
Методы исследования: Потенциометрия, кондуктометрия, полярография, спектрофотометрия, методы математической статистики.
Полученные результаты и их новизна: оценены константы кислотности карбоновых, апротонных и аминокислот в водных, водноневодных, неводно-неводных и неводных растворителях, теоретически обоснован выбор растворителя для титриметрического анализа кислот.
Практическая значимость: Разработаны методы и методики анализа этих компонентов (индивидуальных и в смесях). Точность, правильность и другие метрологические характеристики разработанных методик высокая. Разработанные методики применены для анализа объектов окружающей среды.
Степень внедрения и экономическая эффективность: Полученные результаты внедрены в Самаркандской областной ЦГСЭН, Самаркандском ГПГП «Сувокава», Хорезмском обл. комитете по охране природы, а также в учебный процесс на кафедрах СамГУ, УрГУ и Сартепинского колледжа туризма и сферы услуг. Разработанные методики также могут быть внедрены в практику в предприятиях химической и пищевой промышленности, в медицинских учреждениях и сельском хозяйстве.
Область применения: аналитическая химия, экоаналитический мониторинг, охрана окружающей среды, анализ пищеых продуктов.
Частицы и электромагнитные поля в окрестностях аксиально-симметричных компактных гравитационных объектов
Актуальность и востребованность темы диссертации. Современные астрономические наблюдения на мыровом уровне на земных и космических телескопах и недавние открытия представили убедительное доказательство того, что черные дыры имеют значительное влияние на близлежащие объекты вокруг, излучая мощные гамма-всплески, поглощая ближайшие звезды, и стимулируя рост числа новых звезд в близлежащих районах. Исследование движение фотонов вокруг вращающихся черных дыр, в частности, нахождение и анализ формы силуэтов этих объектов, постановка и эффективное осуществление соответствующих радиастрономических наблюдений по доказательству существования горизонта событий черных дыр и извлечению информации о центральном объекте в нашей галактике в рамках международных проектов Black Hole Cam (ВНС) и Event Horizon Telesop (ЕНТ) являются одним из важных задач современной астрофизики.
В годы независимости уделено большое внимание на развития теоретической физики и астрономии и на проведения фундаментальных исследований по этим направлениям на мировом уровне. В этом плане удалось достичь значимым результатам в области релятивистской астрофизики, в частности, по разработке модели магнитосферы нейтронной звезды, анализу структуры пространства-времени и движению пробных частиц вокруг черных дыр
Изучение астрофизических процессов в окрестности компактных объектов и сравнение их с наблюдательными данными является в настоящее время наиболее важным в изучении астрофизику компактных обьсктов. Важнейшими задачами является проведение цельных научно-исследовательских работ, в частности исследований по следуюущим направлениям: поиск точных решений описывающих пространство-время вокруг компактных гравитационных объектов; анализ структуры пространства-времени в рамках этих решений и поиск уравнения движения пробных частиц, в частности фотонов; определения силуэтов черных дыр в рамках общей теории относительности и альтернативных теорий гравитации; определение влияния параметров центрального объекта и плазменную среду на формы силуэта; выявить зависимость потерь энергии релятивистской звезды от выбора гравитационной модели. Именно эти задачи обосновывают актуальность на мировом уровне данного научного исследования.
Данная научно-исследовательская работа соответствует задачам утвержденных в государственных номративных документах, в Указах Президента Республики Узбекистан за № УП-559 «О высокогорных астрономических обсерваториях и комплексах их обслуживания» от 11 февраля 1993 года, за № УП-4512 «О мерах по дальнейшему развитию алтернативных источников энергии» от 1 марта 2013 года.
Целью исследования является создание теоретического формализма описания силуэтов черных дыр и выявление физических закономерностей высокоэнергетических процессов в непосредственной окрестности вращающихся черных дыр.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые разработан новый координатно-независимый формализм для описания формы силуэта черных дыр. Выявлено, что первые пять коэффициентов полинома при разложении достаточны для описания свойств силуэтов вращающихся черных дыр с точностью до 0,1%. Показано, что предложенные определения искажения формы силуэта черных дыр являются устойчивыми на сигнальные шумы;
установлено, что наблюдаемый размер тени черной дыры уменьшается за счет преломления электромагнитного излучения в плазменной среде;
показано, что для высокой эффективности достижения сверхвысоких энергетических процессов относительно удаленного наблюдателя, необходимо отсутствие горизонта событий и сильное вращение гравитационного источника;
выявлено, что значительное увеличение эффективности столкновений до ультравысоких энергий возможно за счет дополнительных электромагнитных явлений, влияющих на столкновение заряженных частиц;
показано, что извлечение энергии через процесс Пенроуза является более реалистичным процессом среди механизмов извлечения энергии из вращающейся черной дыры в сценарии Хоржава; кроме того, из-за поправок гравитационной модели Хоржава частицы предотвращаются от бесконечного ускорения;
показано, что эффект компактности странной звезды на потери мощности электромагнитной энергии релятивистской звезды является значительным;
установлено, что странная звезда теряет больше энергии в сравнении с аналогичной вращающейся нейтронной звездой в рамках общей теории относительности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам исследований, проведенных по теме докторской диссертации «Частицы и электромагнитные поля в окрестностях аксиальносимметричных компактных гравитационных объектов» представлены следующие ниже выводы:
1. Разработан новый координатно-независимый формализм для описания формы силуэта черных дыр, где форма тени описывается как произвольная кривая, выраженная в полярных координатах полиномами Лежандра. Выявлено, что первые пять коэффициентов полинома при разложении достаточны для описания свойств силуэтов вращающихся черных дыр с точностью до 0,1%. Новый формализм нс предполагает каких-либо знаний о свойствах силуэтов и предлагает ряд определений для характеристики свойств кривой. Показано, что предложенные определения искажения формы силуэта черных дыр являются устойчивыми на сигнальные шумы.
2. Найдены аналитические выражения для вакуумных электромагнитных полей вращающихся деформированных черных дыр во внешнем асимптотически однородном магнитном поле. Выявлено, что индуцированное электрическое поле вокруг деформированной черной дыры зависит от параметра деформации линейно, а магнитное поле - квадратично.
3. Получен верхний предел для параметра деформации вращающейся деформированной черной дыры путем сравнения наблюдаемых значений радиуса внутренних стабильных круговых орбит с теоретическими результатами, полученными в диссертации в виде в виде £ < 22.
4. Получены формы силуэтов тени вращающихся черных дыр при наличии неоднородной плазмы, которые могут быть использованы для выявления дополнительных асимметрий в форме силуэта и извлечения информации о параметрах плазмы и центрального компактного объекта.
5. Найдены выражения для энергии и момента импульса, а также внутренних стабильных круговых орбит заряженных частиц в окрестности черной дыры при наличии гравитомагнитного заряда и внешнего магнитного поля. Установлено, что из-за эффекта гравитомагнитного заряда частицы предотвращаются от бесконечного ускорения.
6. Показано, что при наличии плазмы наблюдаемая форма и размер тени вращающейся черной дыры изменяется в зависимости от (а) плазменных параметров, (б) спин параметра черной дыры и (в) угла наклона между плоскостью наблюдателя и осью вращения черной дыры. Установлено, что под воздействием плазмы, наблюдаемый размер тени черной дыры уменьшается за счет преломления электромагнитного излучения в плазменной среде. Выявлено, что с увеличением безразмерного плазменного параметра максимальное значение интенсивности излучения энергии из черной дыры уменьшается за счет уменьшения размера тени.
7. Показано, что для высокой эффективности достижения сверхвысоких энергетических процессов относительно удаленного наблюдателя необходимо отсутствие горизонта событий и сильное вращение. Выявлено, что значительное увеличение эффективности столкновений до ультравысоких энергий возможно за счет дополнительных электромагнитных явлений, влияющих на столкновение заряженных частиц.
8. Показано, что извлечение энергии через процесс Пенроуза является более реалистичным процессом среди механизмов извлечения энергии из вращающейся черной дыры в сценарии Хоржава. Кроме того, из-за поправок гравитационной модели Хоржава частицы предотвращаются от бесконечного ускорения.
9. Показано, что эффект компактности странной звезды на потери мощности электромагнитной энергии релятивистской звезды является значительным, и может помочь в будущем обнаружить странные звезды через наблюдение синхронизации пульсаров. Установлено, что странная звезда теряет больше энергии в сравнении с аналогичной вращающейся нейтронной звездой в рамках общей теории относительности. Полученная зависимость может быть полезной в дальнейших исследованиях с целью возможного обнаружения странных звезд.
Фотоэлектрические явления в однобазовых арсенидгаллиевых структурах с прямо и обратно включенными барьерами
Объекты исследования: pGaAs-nGaAs-Ag и nGaAs-pGaAs-Ag-структуры.
Цель работы: изучение физических особенностей расширения области объемного заряда и создания градиентного поля с полевым управлением оптическими параметрами базовой области двухбарьерной арсснидгаллисвой структуры с гомопереходом.
Методы исследования: экспериментальные методы снятия вольтамперных, вольтемкостных и спектральных характеристик. Сопоставление полученных данных с расчетными.
Полученные результаты и их новизна: впервые реализованы физико-технологические критерии, обеспечивающие фотогальванический и фотодиодный режимы при получении двухпсрсходной арсенидгаллиевой п-р-т-структуры жидкофазной эпитаксией на основе образование диффузионного поля и прямого проникновения светового излучения к границе п-р-псрсхода; установлено, что механизмы токоперсноса в двухпсрсходной п-р-т-структурс определяются термоэлектронной эмиссией через переход мсталл-полупроводник, с одновременными генерационными процессами в областях объемного заряда n-р-перехода в зависимости от режима включения; впервые экспериментально показана взаимосвязь внутреннего усиления фототока с фототранзисторным эффектом, обнаруживаемым при смене полярности рабочего напряжения; экспериментально обнаружено аномальное явление спектральной фоточувствительности обусловленное электрическими полями, приводящими к сужению ширины запрещенной зоны базовой области в режиме запирания р-т-псрсхода.
Практическая значимость: предложенная конструкция обратновключенной двухпсрсходной nGaAs-pGaAs-Ag-структуры может быть использована для приема и усиления оптических сигналов, в качестве модулятора света в оптоэлектронных устройствах различного назначения.
Степень внедрения и экономическая эффективность: основные научные результаты и методы, представленные в диссертации являются основой для разработки фотоприемных устройств приема и передачи оптического сигнала в научно-производственных объединениях АН РУз и других приборостроительных организациях.
Область применения: Оптоэлектронные и телекоммуникационные системы
Фонопоэтическoе исследование узбекской художественной речи (на материалах лирических произведении)
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мировой лингвистике в центре внимания ученых находится изучение фонопоэтических особенностей художественной речи. Поскольку язык - это не только средство связи, используемое в человеческом обществе, но еще и мощный инструмент, позволяющий людям передавать их знания об окружающем мире последующим поколениям, и вызывающий у слушателя определенное эмоционально-эстетическое переживание. В процессе речи на человека можно оказывать различные воздействия. Идея, мысль, эмоции, выраженные через посредство речи формируются на основе определенного соединения звуков.
Освещение фонопоэтических особенностей с художественноэстетической точки зрения еще ожидает своего монографического исследования. В художественной речи наряду с исследованием лексикосемантических и грамматических средств важную задачу на современном этапе составляют изучение и анализ таких фонетических единств как чередований звуков, ударения, интонации, паузы
В мировой лингвистике исследования, посвященные общим вопросам лингвопоэтики, лексической поэтики, поэтики текста, а также фонетической стилистики и фоносемантики нашли свое отражение в ряде работ. В ряде работ, посвященных символизму звуков, аллитерации, геминации, рифме выражены научные взгляды лингвистов. И все же в лингвопоэтике, а конкретнее в фонопоэтике ментальные и акустико-артикуляционные свойства языков в корне отличаются друг от друга. За основу этого можно принять наличие таких дифференциальных признаков как фонетическая структура, ударение, темп речи, тон звука, тембр в таких языках как арабский, китайский, немецкий, английский и другие.
В последнее время наряду с изучением внутренних структурных единств узбекского языка с коммуникативной точки зрения, стали изучаться также их эмоционально-экспрессивные функции и коннотативные, прагматические значения, что в совокупности сыграло существенную роль в деле освещения богатства и многогранности данного языка. Эмоционально-экспрессивные задачи языковых единств реализуются в пределах художественных произведений. В процессе их изучения, сформировалась филологическая дисциплина - лингвопоэтика, занимающаяся исследованием эмоциональноэкспрессивных задач языка художественного произведения. Однако поэтические возможности фонетических единств в узбекском языке еще не изучены. К тому же фонопоэтический анализ узбекской поэзии, представляющей собой часть нашей духовности и национальной культуры, показывает важность исследования рассматриваемой темы для современной узбекской лингвистики. «Кроме того, в Ташкенте на территории Национального парка созданы Аллея литераторов, новое здание Союз а писателей, в Каракалпакстане и ряде областей - творческие школы, носящие имена наших выдающихся писателей и поэтов»1. В Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан данные задачи отмечены в качестве приоритетных направлений развития социальной сферы, в рамках развития сферы науки, литературы и искусств2.
Лингвопоэтика вбирает в себя поэтические особенности всех структурных единиц языка. И потому, исходя из объекта изучения данной сферы науки, она включает в себя фонопоэтику, морфопоэтику, лексическую поэтику, синтаксическую поэтику и даже деривопоэтику (занимающуюся изучением словообразования).
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит реализации задач, поставленных в Указе Президента Республики Узбекистан № УП-4749 от 13 мая 2016 года «Об организации Ташкентского государственного университета узбекского языка и литературы имени Алишера Навои», в Указе Президента Республики Узбекистан № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», в Указе Президента Республики Узбекистан от 25 августа 2006 года «О повышении эффективности пропаганды национальной идеи и духовно-просветительской работы», в Указе Президента, УП-1271, от 27 января 2010 года «О государственной программе «Год гармонично развитого поколения», в Указе Президента Республики Узбекистан от 12 января 2017 года «О создании комиссии по развитию системы издания и распространения книжной продукции, повышению и пропаганде культуры чтения», в Указе Президента Республики Узбекистан У П-2909 от 20 апреля 2017 года «О мерах по дальнейшему совершенствованию системы высшего образования» а также ив других нормативно-правовых актах, касающихся данной сферы деятельности.
Цель исследования заключается в том, чтобы классифицировать фонопоэтические средства узбекского языка, выявить теоретические основы фонопоэтических средств через посредство анализа поэтического текста, а также определить эмоциональные функции рассматриваемых средств.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
обоснованы значение фонопоэтические средства узбекской поэтической речи, такие как геминация, ономатопея, анаграмма, фонетический повтор;
определена методологическая роль герменевтики в понимании и разъяснении поэтической речи, а также указаны эмоциональноэкспрессивные задачи фонетических единств - гласных и согласных звуков -в построении поэтического текста;
выяснены поэтические, прагматические и семантические функции звуков в художественной речи и их значение в повышении коннотативности;
обоснованы фонопоэтические факторы выявления поэтического выражения посредством фонетических единств в системе узбекского стихосложения;
доказаны значение хижо и рукна в усилении художественной силы стихотворения, а также то, что роль ритма и рифмы в обеспечении музыкальности стиха определяется созвучностью.
Заключение
1. Восприятие в структурной лингвистике языковой деятельности как единства, возникшего из отношения язык-речь, а также концентрированность основного внимания исследователей на системе языка, оказалось несколько несостоятельным при освещении колоритных граней речевого процесса.
В связи с этим из недр структурного литературоведения выросло когнитивное языкознание, которое направило внимание исследователей больше на дискурсивные проблемы, оставшиеся за пределами структурного языкознания. Несомненно, «душой» языка является дискурс. В нем проявляются и социальная, и кумулятивная, и эмоционально-экспрессивная, и аксиональная функции языка.
2. Экспрессивно-эмоциональная функция художественной речи чаще выражается при помощи фонетических средств, при помощи интонации. Фонетические средства считаются основным релевантным знаком художественного дискурса, средством создания красоты речи. А значит, объектом серьезных исследований должна стать не только лексическая поэтика, привлекавшая до сих пор основное внимание исследователей, но и другие части лингвопоэтики, изучающей эмоционально-эстетическую задачу определенного языка, такие как фонопоэтика, морфопоэтика и синтаксическая поэтика.
3. Существуют специальные экспрессемы, обеспечивающие эмоциональную экспрессивность. К ним относятся такие средства как тонема, интонема, силлабема, созвучие.
4. Данные средства в составе речи выполняют самые различие задачи. В частности,
а) передают эмоциональное состояние говорящего (радость, гнев, грубость и другие); б) служат для различения вида (повествовательное,вопросительное, восклицательное) предложения в зависимости от цели высказывания (Пришел. Пришел? Пришел!); в) выражает семантическую градацию вещи-явления, знака-свойства, действия-состояния, (катта-ка:тта (большо-ой), узун-узу:н (дли-иный), кетди-ке:тди (ушё-ёл); г) выполняет художественно-эстетическую задачу (рифма, ритм и т.д).
5. Фонопоэтические средства так же, как и другие поэтические средства, считаются важными элементами, демонстрирующими уникальные особенности каждого языка, обеспечивающими красоту речи.
6. Понимание и толкование поэтической речи определяется уровнем филологической подготовленности комментатора. В изучении текста герменевтика служит также и для освещения функций фонетических единств: 1) дистинктивную (смыслоразличительную) функцию. 2) экспрессивную функцию: красочное выражение и создание художественной выразительности. Тот факт, что такое толкование, комментарий текста (поэтической речи), опирается на философский анализ лингвистики, на теорию герменевтики, показывает важность герменевтики для языкознания. Так проявляются взаимодополняющие, взаимообогащающие стороны психологии (а именно запас знаний в сознании человека и их применение), философии (комментирование и анализ путем мышления) и языкознания, доказывается важность значения и места герменевтики.
7. Поэтическая речь отличается от других форм речи сильной степенью экспрессивности. Требуется изучить лингвопоэтику, разделяя ее на уровни широкого плана. Поскольку каждый уровень обладает своими уникальными возможностями художественного выражения. Мы постарались осветить поэтические особенности и эстетические задачи фонетических единств: 1) звуки играют важную роль в повышении экспрессивности; 2) стиль, в котором передается отношение личности (адресанта) к слушателю (адресату) в первую очередь связан с интонацией, через нее выражается радостное, печальное, гневное (и др.) субъективное отношение к слушателю. 3) прояснить отношение говорящего помогают пауза, ударение и удвоение звуков, их выделение, повторение, употребление в сильной и слабой позициях. 4) также и звук в поэтической ситуации, в определенном контексте или в процессе общения способен разъяснить мысль и даже целую идею.
8. По причине того, что система аруза строится на основе созвучия и соответствия полных звуков, открытости и закрытости слогов (и их влияния на хижо), аруз считается самым важным источником исследования для фонопоэтики.
9. Опорный звук в составе рифмы является самым важным, ведущим элементом. Рифма - это явление, связанное с языком, с его фонетическими законами, особенностями произношения. Однако эти законы находятся в постоянном движении, что еще больше расширяет возможности рифмы, приводит к ее качественному обновлению, преодолению монотонности.
Физические основы контактов металл-GaAs (GaP, InP), сформированных чистыми металлами и аморфными пленками TiBx
Объект исследования: является приборные структуры с барьером Шоттки на основе GaAs (GaP, InP), предметом исследования выбраны процесс изменения параметров контактов металл-А3В5, сформированных чистыми металлами и аморфными пленками TiBx под воздействием гамма-радиации 60Со, СВЧ излучении и быстрой термической обработки.
Цель работы: выяснение механизмов повышения воспроизводимости и стабилизации параметров приборных структур на основе GaAs, GaP и InP с барьером Шоттки, сформированным аморфными пленками TiBx, .
Методы исследования: Оже-электронная спектроскопия в сочетании с ионным травлением (Аг1, Еп=1 кэВ), рентгеноструктурный анализ, атомно-силовая микроскопия. Облучение гамма квантами 60Со проводилось на установке МРХ-у-25М, а СВЧ обработка магнетронным излучением на частоте /=2,45ГГц с плотностью выходной мощности 1,5 Вт/см2 . Вольтамперные характеристики исследовались на стандартизированных автоматизированных характериографах.
Полученные результаты и их новизна: проведен анализ механизмов формирования механических напряжений в пленках и структурах контактов к А3В5, которые позволяют выявить закономерности влияния технологических факторов на механические напряжения в структурах контактов. Разработаны физикотехнологические основы формирования контактов к А3В5 включающие быструю термообработку, позволяющие контролировать параметры контактов путем влияния на процессы фазообразования и параметры границы раздела. Разработан новый технологический подход к изготовлению автоэпитаксиальных пленок InP п-типа, выращиваемых методом жидкофазной эпитаксии на пористых подложках п+-InP и омических и барьерных контактов к ним с использованием аморфных фаз внедрения TiBx.
Практическая значимость: полученные данные по стойкости к внешним воздействиям полупроводниковых приборных структур с барьером Шоттки на основе А3В5 могут быть применены при создании полупроводниковых приборных структур с барьером Шоттки на основе А3В'.
Степень внедрения и экономический эффект: результаты исследований использованы в научно-исследовательских работах и опытно-конструкторских разработках в Научно-исследовательском институте «ОРИОН» при разработке и изготовлении СВЧ диодов с барьером Шоттки.
Область применения: твердотельная СВЧ электроника, полупроводниковое приборостроение, технология микроволновых полупроводниковых приборов.
Физикохимические основы автоклавной технологии силикатных материалов с улучшенными эксплуатационными свойствами
Объекты исследования: силикатным кирпич и ячеистым оетон на извесгково-кремнеземистом вяжущем с добавкой ТАЛ и ТХАЛ.
Цель работы: Разработка научно-обоснованных принципов физико-химических основ и ресурсосберегающей технологии получения силикатных материалов автоклавного твердения с улучшенными технико-эксплуатационными свойствами путем целенаправленного изменения механизма процессов гидра гационного взаимодействия компонентов, кинетики Сфукгурообразования и морфологии гидратных новообразований при гидротермальной обработке известково-кремнеземистых систем введением гермо-и термохимически активированных добавок местного происхождения.
Методы исследования: химический, физико-механический (определение пластической и механической прочности), физико-химический (рентгенофазовый, ДТА, электронно-микроскопический, ИК-спектроскопический) методы исследования, гидро термальной и метод термической обработки.
Полученные результаты и их новизна: Разработаны научно-методические принципы физико-химической основы и ресурсосберегающая технология получения силикатных автоклавных материалов путем установления корреляционной зависимости «структура-свойство» и закономерное гей гидратационного взаимодействия минералов в силикатных композициях «барханный песок-известь-ТАЛ» при гидротермальной обработке. Из-за быстрого связывания определенной части Са(ОН)2 алюминатными соединениями в гидроалюминаты кальция ускоряется процесс растворения кремнезема в насыщенной известковой среде с образованием гидросиликатов пониженной основности и предупреждается их переход о высокоосновные гидросиликаты. Образующиеся гидросиликаты типа CSH(B) являются стабильными в твердеющей системе. Армированный, сросшимися нитевидными и волокнистыми кристаллами гидратных минералов силикатный кирпич проявляет высокие физико-механические свойства, атмосфере- и морозостойкость.
Благодаря исключению пластических свойств глинистых составляющих лесса при его гермохимической активации совместно с фосфогипсом интенсифицируется процесс газообразования, увеличивается коэффициент ис! юльзования i азообразовател я, сокращается длительность i ipouecca вспучивания, ускоряется структурообразование, сокращается время изотермического прогрева газобетона, повышается его прочность и морозостойкость, уменьшается водопоглощение.
Практическая значимость: расширяется сырьевая база для производства силикатных строительных материалов автоклавного твердения, за счет масштабного вовлечения широкораспространенных в Узбекистане лессов и лессовидных суглинков, огромных запасов отхода фосфогипса, достигается экономия извести, интенсификация и сокращение длительности их изготовления за счет применения TAJ1 и ТХАЛ, обеспечивающего высокие техникоэксплуатационные свойства изделий и конструкций. Результаты исследований служили нормативной базой для разработки НТД на опытное производство силикатного кирпича и ячеистого бетона с использованием термо- и ТХАЛ, на основе которых проведены испытания по выпуску опытных их партий.
Степень внедрения и экономическая эффективность:
Результаты лабораторных исследований проверены в условиях Ургенчского завода строительных материалов путем выпуска опытной партии силикатного кирпича в объеме 3460 шт на основе известково-кремнезе-мистого вяжущего,, содержащего 15-20 % ТАЛ. За счет экономии 4-5 % извести на 100 кг смеси снижение стоимости силикатной смеси составляет 2320 сум., что позволил получить 110720 сум экономического эффекта. При переводе Ургенчского ЗСМ на выпуск силикатного кирпича с добавкой ТАЛ ожидаемый экономический эффект составит 41472000 сум/год.
Опытно-промышленные испытания, проведенные на Джизакском КСМ по выпуску опытной партии ячеистого силикатного бетона с использованием TXAJ1 показало, что себестоимость ячеистого бетона рекомендованного состава ниже, чем себестоимость традиционного ячеистого силикатного бетона. Ожидаемый экономический эффект при ежегодном объеме производства 64300 м3 силикатного ячеистого бетона с использованием TXAJ1 составит 46937000 сум/год
Область применения: промышленность строительных материалов и стройиндустрия РУз.
Физико-химические свойства и получение азот и фосфорсодержащих ионитов на основе поливинилхлорида
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день во всём мире устранение причин возникновения экологических проблем, климатических изменений из-за интенсивного развития отраслей экономики особенно химической, лёгкой, энергетической промышленности и строительных материалов, необходимость производства различной конкурентоспособной продукции всё больше превращает использование современных технологий в актуальную задачу. Это особенно проявляется при обессоливании природных вод в промышленности, извлечении драгоценных и цветных металлов из технологических растворов, очистке сточных вод от токсичных компонентов с помощью современных ионообменных технологий. «За последние годы потребность к технологиям, использующим иониты, резко возрастает, значительную долю химических средств используемых в этих технологиях для очистки воды составляют иониты»
С первых дней независимости в нашей стране создаются необходимые условия для развития отраслей промышленности, создаются новые предприятия с технологиями отвечающим современным требованиям, производящие экологически чистую, конкурентоспособную, импортзаменяющую продукцию. В частности в качестве примера можно привести производящие из местного сырья полимерные материалы газохимическими комплексами «Шуртан Газ Киме» и «Устюрт Газ Киме», входящих состав АО «Узкимёсаноат» АО «Навоиазот», планирующие произвести в 2017 году являющееся единственным в Центральной Азии производство 100 тысяч тонн поливинилхлорида. Это в свою очередь создаёт возможность диверсификации химической промышленности, то есть создает условия расширения производства материалов с комплексом особых свойств, путём модификации промышленных полимеров различными методами.
С расширением и развитием отраслей промышленности во всём мире возрастает потребность к сорбентам, особенно проведение исследований по направленному синтезу комплексообразующих сорбентов является одной из актуальных задач и в том числе особое внимание уделяется: получению ионообменных материалов с комплексом особых свойств на основе местного сырья содержащих в своём составе как основные так и кислотные группы, определение их селективности по отношению к ионам драгоценных, цветных и благородных металлов, очистка сточных вод от отрицательно влияющих на живой организм ионов токсичных и тяжёлых металлов.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных постановленими Президента Республики Узбекистан ПП - 916 от 15 июля 2008 года «О дополнительных мерах по стимулированию внедрения инновационных проектов и технологий в производство» и ПП - 1071 от 11 марта 2009 года «О программе мер по ускорению строительства и освоению производства новых видов химической продукции», а также вдругих нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является получение нового вида азот- и фосфор содержащими группами анионитов и полиамфолитов, модификацией поливилхлорида, выявление их физико-химических и сорбционных свойств.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые выявлены оптимальные условия получения анионообменного сорбента на основе гранулированного поливинилхлорида;
доказано подчинение протекания реакции кинетическим закономерностям гетерогенных процессов и её зависимость от пористости структуры модифицируемого поливинилхлорида;
модификацией фосфитовой кислотой анионита на основе гранулированного поливинилхлорида получены имеющие комплекс особых свойств, имеющие в своём составе азот и фосфорсодержащие группы ионообменные материалы и разработаны оптимальные условия их получения;
выявлена высокая сорбционная способность, термическая стабильность и механическая прочность анионита и по полученным параметрам он не отличаются от промышленно используемого анионита АН-31;
анионит и поликомплексоны проявляют высокую сорбционную способность по отношению к бихромат ионам, ионам меди, ванадия, никеля, индия и молекулярного иода, извлечением иона металла из сложного раствора содержащего ионы меди (И), никеля (II), цинка (И) и кобальта (II), динамическим методом выявлена высокая селективность этого полиамфолита к ионами меди (II).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Получение и физико-химические свойства азот и фосфорсодержащих ионитов на основе поливинилхлорида» представлены следующие выводы:
1. С целью получения анионита и поликомплексона содержащего в своём составе азот и фосфор исследовано влияние различных факторов на модификацию поливинилхлорида полиэтиленполиамином и фосфитовой кислотой в присутстствии формалина, значение энергии активации процесса модификации, зависимость скорости реакции только от концентрации низкомолекулярных компонентов позволяет выявить подчиненость изучаемых процессов закономерностям наблюдаемым в гетерогенных реакциях.
2. Методами ИК-спектроскопии, элементным и термичесим анализом и аналитическими методами доказано строение полученных анионитов и поликомплексонов на основе гранулированного поливинилхлорида и их химическая и термическая стойкость. Выявлена возможность проявления ионообменных свойства анионита за счёт наличия в его составе аминогрупп, а поликомплексопа за счёт наличия аминогрупп и остатков фосфитовой кислоты.
3. В лабораторных и в промышленных условиях для полученных анионитов и полиамфолитов исследованы установленные в государственном стандарте основные физико-химические свойства и показано, что по найденным характеристикам не уступает используемому в промышленности аниониту АН-31.
4. Исследована кинетика и термодинамика процесса сорбции ионов Сг.О; и йода в водном растворе иодида калия анионитом синтезированным на основе гранулированного поливинилхлорида. Определённые кинетические и термодинамические параметры показали высокое сродство анионита к бихромат ионам и молекулярному йоду и устойчивость его к воздействию сильных окислителей.
5. Исследованием кинетики и термодинамики процесса извлечения ионов Cu(II), Ni(II), 1п(Ш) и ванадия (I) поликомплексоном на основе гранулированного поливинилхлорида установлен порядок селективности сорбента по отношению к цветным металлам который имеет следующий вид: Cu(II)> Ni(II)> 1п(Ш) > ванадил (I).
6. Исследованы процессы динамической сорбции и десорбции ионов Си(П), 1п(Ш) и синтезированным поликомплексоном. Полученные результаты указывают на химическую стойкость поликомплексона и возможность рекомендовать его для многократного использования. Достигнута возможность селективного извлечения ионов индия и концентрирования его растворов из сложных технологических растворов цинкового завода АГМК с помощью азот и фосфор содержащего поликомплексона.
7. На опытно-промышленной установке АО «Maxam-Chirchiq» получена укрупнённая партия анионита на основе гранулированного поливинилхлорида с высокой эффективиностью обессоливающая природные воды. При этом длительность работы анионита была на 10-15% выше по сравнению с конкурирующим анионитом. Согласно протокола заседания №42 от 28.04.2016 года Кабинета Министров Республики Узбекистан рекомендовано наладить производство анионита ППЭ-1 и и выделено 1 млрд, сум средств АО «Maxam-Chirchiq».
8. С применением анионита достигнута высокая эффективность при уменьшении концентрации загрязняющих термически стойких солей в метилдиэтаноламине используемом при очистке конверторного газа в АО «Ферганаазот» (Справка АО «Ферганаазот» № 37/3768 от 26 июля 2016 года). При этом использование анионитов для очистки метилдиэтаноламини от термически стойких солей привела к экономическому эффекту в размере 10 млн. сум в год.
Физико – химические характеристики получения наноструктурных пористых материалов на основе диоксида титана
Актуальность и востребованность темы диссертации. На сегодняшний день применение современных технологий в ускорение развитие промышленности, решение экологических проблем, производство конкурентоспособных и экологически чистых веществ превращается в актуальную проблему. В последние десятилетия применение методов нанотехнологии и инноваций в развитии экономики является актуальной проблемой и на основе этих технологий ежегодный рост производства необходимых продуктов составляет 35%. В этом аспекте создание наноразмерных материалов с применением нанотехнологии, улучшение их физико-химических свойств имеет важное научно-практическое значение. Особенно большое значение для получения наноструктурных материалов имеет золь-гель процесс, т.к. он открывает новые перспективы для получения материалов с высокой чистотой и гомогенностью, позволяет проводить различные химические процессы при низкой температуре и при этом вводить в реакционную систему оксиды различных переходных металлов. Получение пористых материалов и их применение дают возможности создания новых видов материалов с улучшенными свойствами и решения проблем, связанных с охраной окружающей среды. Это ярко выражается при очистке сточных вод с применением наноструктурных материалов в промышленном объеме.
В Республике вводятся новые промышленные предприятия, использующие современные технологии, проводится модернизация производства ряда новых продуктов для различных областей промышленности. На этих предприятиях широко используются адсорбционные материалы для водоподготовки и очистки сточных вод.
В последние годы увеличился интерес к получению и изучению наноразмерных пористых порошков и монолитов на основе диоксида титана. Это связано с тем, что при уменьшении размеров частиц возрастает удельная поверхность диоксида титана, что позволяет количественно повысить число реакций, происходящих на его поверхности. Кроме того, за счет уменьшения размеров частиц сокращается расстояние до зоны поверхностной реакции, что приводит к более эффективному разделению переноса фотогенерированных носителей заряда. Многогранность свойств кластерных и наноразмерных частиц, синтезированных в последнее десятилетие, позволяет использовать их в процессе глубокого фотоокисления органических соединений. Однако, успешное применение подобных систем возможно лишь в случае их систематического исследования, включающего физико-химический анализ особенностей формирования, морфологии, структуры и состояния наночастиц, особенностей сорбции субстратов и продуктов реакции на их поверхности, изучения кинетики и механизмов реакций. Физико-химические исследования и анализ наноструктурированных систем позволяют проводить их направленный синтез с заранее заданными свойствами. Применение нанотехнологий для синтеза адсорбционно-фотокаталитических материалов с заданной функциональностью с помощью золь-гель процесса открывает широкие возможности для разработки способов синтеза нового поколения подобных материалов.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, утверждённой постановлением Президента Республики Узбекистан ПП-1071 от 11 марта 2009 года «О программе мер по ускорению строительства и освоению производства новых видов химической продукции» и постановления №142 Кабинета Министров от 27 мая 2013 года «О Программе действий по охране окружающей среды Республики Узбекистан на 2013-2017 годы», а также вдругих нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является выявления физико-химических особенностей образования и свойств наноструктурных пористых материалов на основе диоксида титана.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработаны методы получения пористых наноструктурных материалов на основе диоксида титана и углерода, а также силикагеля с помощью золь-гель технологии;
впервые проведен целенаправленный синтез пористых перовскитов TiO2 монолитных импрегнированием их щелочноземельными металлами и показана фотодеструкция экотоксинов в видимой области излучения оксинитридами полученными допированием азотом;
установлен механизм взаимодействия фенолов и их производных с адсорбентами на основе диоксида титана, углерода, а также силикагеля, полученных по одностадийной золь-гель технологии;
выявлено влияния пористости и природы адсорбент/фотокатализатора на механизм, кинетику и термодинамику процесса адсорбционно фотокаталитической реакции разлажения органически вредных веществ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Физико - химические характеристики получения наноструктурных пористых материалов на основе диоксида титана» представлены следующие выводы:
1. Рекомендован метод получения мезопористого диоксида титана и материалов на его основе золь-гель реакциями из алкоксидов титана в присутствии различных темплатов контролируя природы среды, при комнатной температуре и на его основе пористого монолита TiCh, допированного азотом, с сохранением его пористости и бикристаллической структуры и рекомендовано использование полиэтиленгликоля в качестве порообразователей.
2. Показана эффективность и текстуральные характеристики композитов ТЮг/С, полученных нанесением TiCb на поверхность активированного углерода. Определена адсорбционная емкость полученных композитов TiO2/C и показано, что при адсорбции фенолов углеродные подложки уменьшают свою удельную поверхность, методы их получения обеспечивают активную поверхность. Выявлено влияние толщины поверхностного слоя композита TiO2/C на его адсорбционные свойства, а также адгезию TiO2 на подложку.
3. Разработаны методы получения нанопористых композитов SiO2-TiO2 гидролизом и конденсацией тетраэтилортосиликата и тетра-я-бутоксида титана в присутствии полиэтиленгликоля в качестве порообразователя или структурирующего агента. Исследованы возможности морфология титан-кремнеземных монолитов с макро- и мезопористой структурой и влияние различных прекурсоров титана на образование макропор и возможность фазового разделения, которые характеризуются наличием мезопор и типичной иерхарической бимодальной пористой структурой.
4. Впервые выявлен эффективный метод формирования пористых монолитов перовскита ЛТЮз, содержащего ионы щелочноземельных металлов, с иерархической структурой и характеризующихся высокой пористостью и узким распределением пор диаметром около 1рт. Показано, что наличие больших макропор спонтанно увеличивает массоперенос жидкостей и газов через полученные материалы. Получены макропористые ТЮ2-5гТЮз и азот-допированные TiO2-SrTiO3 монолитные гетероструктуры импрегнированием пористых монолитов TiO2 в стронцийсодержащими водными растворами с последующим кальцинированием, а также нитрированием под действием умеренного потока газообразного аммиака. Показано, что TiO2-SrTiO3 гетероструктура состоит из нанокристаллов с размером 15-20нм и обладает узким распределением макропор со средним размером около 1,7цт.
5. Определено, что азот-допированный TiCb-SrTiOj состоит в основном из анатазной фазы ТЮ2 и перовскитной кристаллической фазы SrTiO3, характеризующейся хорошо развитыми нанокристаллами с размером 8-10нм и узким распределением макропор с размером ~1,3цм. Показано, что после допирования азотом смещение абсорбционного края на 450нм обусловлено уменьшением энергии оптической ширины энергетической зоны на 2,76эВ. Выявлена фотокаталитическая активность азот-допированных TiO2-SrTiO3 гетероструктур; они эффективно разлагают водные растворы модельного органического красителя Rhodamine В под воздействием видимого света в течение 120мин.
6. Показано, что эффект pH на адсорбцию нонилфенолэтоксилата (NP5EO) минимален по сравнению с адсорбцией фенола. Молекулы NP5EO проявляют значительно меньшую кислотность, чем фенол и поэтому депротонизация концевой гидроксильной группы этоксилатной цепи протекает в значительно меньшей степени. Большое число взаимодействий, возможных между поверхностью адсорбента и молекулами NP5EO уменьшает эффекты отталкивания. Адсорбции фенола протекает как реакция первого порядка и её скорость намного выше, чем в случае NP5EO.
7. Получены композиты TiO2/C, проявляющие более высокую эффективность при фоторазложении фенола, чем TiO2 при всех изученных значениях pH. Найдено, что каталитическая активность TiO2 и TiO2/C при разложении фенолов высокая в щелочной среде (рН=9,0). Показано, что электростатическое отталкивание между фенолят-анионами и отрицательно заряженной поверхностью титана при щелочных условиях увеличивает скорость фоторазложения молекул фенола по сравнении с ее проведением в кислой и нейтральной средах. TiO2 и TiO2/C характеризуются одинаковой селективностью относительно фоторазложения молекул NP5EO; при этом чем длиннее этоксилатные цепи, тем предпочтительнее их разложение. Хроматографическим методом показано, что при фотокаталитическом разложении алкилфенолэтоксилатов образуется несколько продуктов, которые остаются адсорбированными на поверхности композита фотокатализатор/ад сорбент.
8. Разработанные пути получения пористых металлоксидных наноматериалов по золь-гель процессу и их применение для утилизации токсичных веществ из водных растворов были использованы в научных проектах Венского Университета по теме «Композиционные материалы для химических сенсоров» (Кафедра физической химии; Австрия) и Университета Киото по теме «In-situ формирование наночастицы системе металл/сплавов и их применение в каталитических реакциях на основе монолитного гидрированного силикагеля» (Химический факультет; Япония).
Управление магнитными свойствами кремния с нанокластерами примесных атомов
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в области физики полупроводников одними из перспективных направлений является исследование и разработка способов управления магнитными свойствами полупроводниковых материалов и получение на их основе больших интегральных схем, элементов с магнитными свойствами, сенсоров с магнитными сопротивлениями, магнитных датчиков нового типа, фотомагнитных приборов, а также их совершенствованию. В этом аспекте создание и исследование магнитных нанокластеров в кристаллической решетке кремния, без существенного нарушения его кристаллической решетки и фазового состава, управление их магнитными свойствами является одним из важных задач наноэлектроники и промышленной электроники.
На сегодняшний день в мире уделяется большое внимание созданию нанокластеров с магнитными свойствами в сплавах и гетероструктурах с помощью ионной имплантации, радиационного излучения эпитаксиального наращивания, а также химическими способами. В сфере реализации целевых научных исследований, в том числе научных изысканий, одним из важнейших задач являются: разработка способа получения магнитного наноструктурного материала за счет формирования магнитных нанокластеров атомов марганца в решетке кремния с помощью низкотемпературного поэтапного диффузионного легирования; определение структуры, размера и магнитного момента нанокластера, а также магнитной восприимчивости и намагниченности кремния, содержащего такие нанокластеры; управление магнитными свойствами кремния с магнитными нанокластерами в зависимости от их концентрации и электрофизических параметров в широким интервале температур при различных внешних воздействиях; определение ферромагнитного перехода кремния в низкотемпературной области.
В соответствии со Стратегией действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан особое внимание уделяется вопросам стимулирования научно-исследовательской и инновационной деятельности, созданию эффективных механизмов прикладного применения достижений научно-инновационной деятельности. В годы поддержки активного предпринимательства, инновационных идей и технологий, нацеленых на получение научных результатов, отвечающих современным требованиям, на научное развитие обращается особое внимание. В этом аспекте были созданы новые виды полупроводниковых приборов, датчиков освещения, давления и влажности, высоковольтные и частотные диоды, детекторы на основе новых методов образования наноструктур на поверхности полупроводниковых материалов, новые методы легирования кремния редкоземельными элементами (гадолиний, европий, гольмий и самарий), имеющими большую растворимость. Одной из актуальных проблем сегодняшнего дня является формирование нанокластеров с магнитными особенностями с управляемыми электрофизическими параметрами по всему объему материала и за счет их управление магнитными свойствами материалов.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента: № УП-4947 «О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» от 7 февраля 2017 года и в Постановлениях Президента № ПП-2772 «О мерах по дальнейшему совершенствованию управления, ускоренному развитию и диверсификации электротехнической промышленности на 2017 - 2021 гг.» от 13 февраля 2017 года и № ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организации, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является управление магнитными свойствами кремния с магнитными нанокластерами в зависимости от их концентрации и электрических параметров в широким интервале температур при различных внешних воздействиях.
Научная новизна исследования заключается в следующем: оптимитизирован низкотемпературный поэтапный способ диффузионной техологии, позволяющий формировать нанокластеры атомов марганца с магнитными свойствами по всему объему решетки кремния с управляемыми распределением и параметрами;
предложен способ повышения термостабильности параметров кремния, легированного атомами марганца при высоких температурах за счет формирования нанокластеров атомов марганца;
установлено высокое отрицательное магнитосопротивление в кремнии при комнатной температуре за счет увеличения концентрации магнитных нанокластеров атомов марганца до 1015см ,
определено линейное увеличение отрицательного магнитосопротивления в кремнии с магнитными нанокластерами атомов марганца с ростом индукции магнитного поля;
определен эффект погашения отрицательного магнитосопротивления до 100- кратного значения за счет уменьшения кратности зарядового состояния нанокластеров, имеющей мощный магнитный момент и заряд при воздействии интегрального и инфракрасного освещения.
определен переход в ферромагнитное состояние кремния при низких температурах 30 К за счет упорядочения ориентации спинов магнитных нанокластеров (Мп)4, обладающих магнитным моментом;
произведен расчет магнитного момента нанокластеров атомов марганца с использованием значения намагниченности кремния (Хмп), определенного из экспериментальных результатов в области низких температур (Г=10 К);
определено линейное уменьшение намагниченности кремния с повышением температуры за счет разупорядочения спинов нанокластеров с повышением (кТ) энергии;
показана возможность управления величиной отрицательного магнитосопротивления до 6 раз при 240 К в широкой области напряженного электрического 0,1 600 В/см и магнитного 0,2 - 2 Тл полей.
Заключение
На основе проведенных исследований управления магнитными свойствами кремния с магнитными нанокластерами в зависимости от их концентрации и электрических параметров в широком интервале температур, при различных внешних воздействиях сделаны следующие выводы:
1. Определен оптимальный способ получения кремния с магнитными нанокластерами, как материала наноэлектроники и спинтроники с наноразмерными структурами, обладающего новыми уникальными физическими свойствами.
2. Установлены размеры магнитных нанокластеров атомов марганца в кристаллической решетке кремния и показана возможность изменения этих размеров от 0,7 нм до 1,4 нм.
3. В кремнии с магнитными нанокластерами атомов марганца, при концентрации нанокластеров 1015 см'3 и при комнатной температуре обнаружено высокое отрицательное магнитосопротивление 300 %.
4. Показана возможность управления величиной отрицательного магнитосопротивления до 100 раз с изменением интенсивности интегрального света (0^20 Лк).
5. Установлена зависимость отрицательного магнитосопротивления от длины волны инфракрасного света, температуры и напряжённости электрического поля.
6. Обнаружено ферромагнитное состояние в кремнии с концентрацией нанокластеров марганца более 2-1014 см'3 в области низких температур (Г<30 К).
7. Определены области существования отрицательного магнитосопротивления в зависимости от положения уровня Ферми в пределах 12СН370 К температур.
8. Предложен физический механизм эффекта высокотемпературного отрицательного магнитосопротивления в кремнии с магнитными нанокластерами, обусловленный участием в проводимости локализованных носителей заряда при воздействии внешнего электрического и магнитного полей.
9. Обнаружено максимальное значение отрицательного магнитосопротивления 35 % в перекомпенсированном кремнии п- типа, легированного марганцем Si<B,Mn> в области 120^-190 К температур.
10. На основе кремния с магнитными нанокластерами атомов марганца Показана возможность создания высокочувствительных магнитных, фотомагнитных, температурных и многофункциональных датчиков, работающих в интервале температур от 200 до 360 К.
Топологическое (QSPR) моделирование физических свойств полимерных систем посредством оптимальных дескрипторов
Объекты исследования: объектами исследования являются синтетические полимеры, а также низкомолекулярные соединения. Предметом исследования было установление количественной взаимосвязи «структура-свойство» в выбранном ряду соединений и систем.
Цель работы: разработка топологического QSPR моделирования для прогнозирования физических свойств полимеров на основе анализа информации об их структуре с использованием оптимальных дескрипторов, основанных на статистических закономерностях как теоретической основы для определения свойств и целенаправленного синтеза полимеров.
Методы исследования: для построения зависимостей «структура-свойство» была опробована оптимизация корреляционных весов локальных инвариантов графов. По сути, данный подход является гибридом аддитивной схемы и регрессионного анализа на основе структурных дескрипторов.
Полученные результаты и их новизна: состоит в разработке новой методики проведения изысканий по проблеме «структура-свойство», позволяющая проводить этот поиск не только для индивидуальных веществ, но и для смесей полимер-растворитель. Впервые использованы оптимальные дескрипторы, для установления корреляций «структура-свойство».
Оценено использование данных дескрипторов, основанных на оптимизации корреляционных весов локальных инвариантов графов для прогнозирования физических свойств одно- и двухкомпонентных полимерных систем.
Впервые на основе оптимальных дескрипторов были получены модели температур стеклования полиариленоксидов, температур плавления олигофениленов, коэффициентов распределения октанол-вода органических веществ, а также параметров Флори-Хаггинса, нижних критических температур смешения и характеристической вязкости двухкомпонентных систем полимер-растворитель.
Практическая значимость: полученные в ходе расчетов модели различных характеристик полимерных систем позволят предсказывать указанные характеристики для широкого ряда одно- и двухкомпонентных систем полимер-растворитель, расчетным путем, что делает необязательным проведение сложных и дорогостоящих, а иногда просто технически трудоемких экспериментов.
Область применения: методика исследования, полученные модели "структура-свойство" и алгоритмы прогнозирования, могут использоваться:
• для анализа наборов полимерных структур с целью отбора перспективных структур для технологической реализации практических задач в области физики и химии высокомолекулярных соединений;
• в научной работе в области материаловедения при исследовании зависимости структура - свойство для высокомолекулярных одно- и двухкомпонентных систем;
• в образовательном процессе материаловедения в высших учебных заведениях.
Топологическое (QSPR) моделирование физических свойств полимерных систем посредством оптимальных дескрипторов
Объекты исследования: объектами исследования являются синтетические полимеры, а также низкомолекулярные соединения. Предметом исследования было установление количественной взаимосвязи «структура-свойство» в выбранном ряду соединений и систем.
Цель работы: разработка топологического QSPR моделирования для прогнозирования физических свойств полимеров на основе анализа информации об их структуре с использованием оптимальных дескрипторов, основанных на статистических закономерностях как теоретической основы для определения свойств и целенаправленного синтеза полимеров.
Методы исследования: для построения зависимостей «структура-свойство» была опробована оптимизация корреляционных весов локальных инвариантов графов. По сути, данный подход является гибридом аддитивной схемы и регрессионного анализа на основе структурных дескрипторов.
Полученные результаты и их новизна: состоит в разработке новой методики проведения изысканий по проблеме «структура-свойство», позволяющая проводить этот поиск не только для индивидуальных веществ, но и для смесей полимер-растворитель. Впервые использованы оптимальные дескрипторы, для установления корреляций «структура-свойство».
Оценено использование данных дескрипторов, основанных на оптимизации корреляционных весов локальных инвариантов графов для прогнозирования физических свойств одно- и двухкомпонентных полимерных систем.
Впервые на основе оптимальных дескрипторов были получены модели температур стеклования полиариленоксидов, температур плавления олигофениленов, коэффициентов распределения октанол-вода органических веществ, а также параметров Флори-Хаггинса, нижних критических температур смешения и характеристической вязкости двухкомпонентных систем полимер-растворитель.
Практическая значимость: полученные в ходе расчетов модели различных характеристик полимерных систем позволят предсказывать указанные характеристики для широкого ряда одно- и двухкомпонентных систем полимер-растворитель, расчетным путем, что делает необязательным проведение сложных и дорогостоящих, а иногда просто технически трудоемких экспериментов.
Область применения: методика исследования, полученные модели "структура-свойство" и алгоритмы прогнозирования, могут использоваться:
• для анализа наборов полимерных структур с целью отбора перспективных структур для технологической реализации практических задач в области физики и химии высокомолекулярных соединений;
• в научной работе в области материаловедения при исследовании зависимости структура - свойство для высокомолекулярных одно- и двухкомпонентных систем;
• в образовательном процессе материаловедения в высших учебных заведениях.
Технология периодичности обучения физике в средней школе
Объект исследования: процесс обучения физике.
Цель исследования: Обоснование закономерности периодичности обучения физике и периодов этого обучения.
Методы исследования: Изучение литературы, связанной с темой исследования; наблюдение за учебным процессом; беседа с учителями и учениками; обобщение опыта передовых учителей школы; анкетирование; организация и проведение педагогического эксперимента, обработка результатов эксперимента.
Научная новизна исследования: закономерности обучения рассмотрены как отдельный предмет исследования, периоды обучения физике охарактеризованы с методической точки зрения; анализированы меры и различие периодов обучения физике, освещена практика организации периодического обучения физике, обоснованы периодичное управление обучением физике в средней школе и технология полного усвоения учебного материала по данному предмету.
Практическое значение исследования. Разработанную периодическую технологию обучения физике можно применять в процессе обучения в средней школе, в создании учебников и учебной литературы, в разработке новых форм самостоятельного и дистанционного обучения и в системе повышения квалификации учителей. Идею периодической технологии обучения физике можно использовать при изучении других предметов в школе и на других этапов обучения.
Степень и эффективность внедрения. По результатам исследования опубликованы монография, брошюры и более 30 научных статьей. Результаты исследования обсуждены на международных и республиканских научно-практических конференциях (Бухара-2000, 2001, 2002, 2003; Карши-2003, 2004; Гулистон- 2002, 2005; Самарканд-2003, 2004; Тошкент-2003, 2005; Термиз-2003, 2004; Наманган-2005; Фаргона-2002, 2004) и на традиционных конференциях профессоров-преподавателей Бухарского государственного университета.
Эффективность по периодическим технологиям обучения физике составляет в среднем 20,8 процентов.
Область применения. Результаты исследования могут быть применены в процессе обучения физике в средней школе, в системе повышения квалификации учителей, в создании учебников и пособий, а также в проведении научных исследований по данной проблеме.
Твердотельные неодимовые лазеры с солнечной накачкой
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время в мире одним из важных физических проблем в динамично развивающемся области создания лазерных устройств, преобразующих энергию солнечного излучения в энергию лазерного излучения, является выявление новых активных сред, обладающих определенными физическими свойствами, для эффективного преобразования энергии широкополосного спектра солнечного излучения в энергию монохроматического лазерного излучения и предотвращения негативных термических эффектов, возникающих в процессе эксплуатации этих активных сред. С этой точки зрения поиск и выявление новых путей увеличения эффективности лазеров с солнечной накачкой на основе последних достижений в области материаловедения и в современной оптике и лазерной физике является одним из важнейших задач.
На сегодняшний день в мире исследования в области решения проблем лазеров с солнечной накачкой, преобразующих широкополосное солнечное излучение в когерентное, монохроматическое и направленное излучение, благодаря перечисленным свойствам, преобразование энергии солнечного излучения в энергию лазерного излучения позволяет получить такие световые потоки, плотности которых значительно превышают плотности, получаемые на фокусе солнечных концентраторов, и может привести к появлению новых высокотемпературных технологий, основанных на использовании возобновляемых источников энергии. В этом аспекте целевые научные исследования, в том числе реализация в приведенных ниже направлениях, а именно: разработка и создание новых высокоэффективных лазеров с солнечной накачкой; поиск и выявление новых путей увеличения эффективности лазеров с солнечной накачкой на основе последних достижений в области материаловедения и в других областях современной науки считаются одними из важных задач.
В годы независимости в нашей республике особое внимание обращено научным исследованиям в области физики лазеров с солнечной накачкой, включающем физические явления и процессы, имеющие фундаментальное значение при создании различных типов лазерных устройств. В этом аспекте на основе применения новых материалов, обладающих качественными оптическими свойствами, а также совершенствования методов улучшения эффективности путем введения в кристаллы дополнительных элементов достигнуты существенные результаты. На основе Стратегии действий дальнейшего развития Республики Узбекистан является наиболее важным решение проблем эффективности лазеров, с солнечной накачкой обеспечивающих их широкое применение за счет разработки новых технологий.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлениях Президента Республики Узбекистан № ПП-1442 «О приоритетных направлениях развития индустрии Республики Узбекистан на 2011-2015 гг.» от 15 декабря 2015 года, № УП-4947 «О мерах по дальнейшей реализации Стратегии действий по пяти приоритетным направления развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах» от 7 февраля 2017 года и № ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организаций, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является выявление эффективных способов преобразования солнечной энергии в энергию лазерного излучения на основе исследования физических процессов, происходящих в лазерных системах с солнечной накачкой принимая во внимание оптические, термические и механические характеристики твердотельных активных сред
Научная новизна исследования заключается в следующем:
разработаны новые методы моделирования процессов многократного отражения, преломления, поглощения, фотолюминесценции;
впервые создан экспериментальный лазер на Большой Солнечной Печи и получена лазерная мощность 80Вт в непрерывном режиме;
созданы компьютерные модели, позволяющие проводить численные эксперименты по изучению характеристик лазерных систем с солнечной накачкой различной конфигурации, включая характеристики концентраторов;
выявлены оптимальные варианты схем накачки Nd:YAG, Nd:Cr:YAG, CrzGSGG лазеров на Большой Солнечной Печи и малых параболических концентраторах;
впервые предложен новый альтернативный подход, основанный на использование внешних преобразователей частоты солнечного спектра и показана возможность увеличения эффективности накачки Nd:YAG лазеров до 30-32%;
обоснованы возможности использования активных элементов-кристаллов Cr:YAG, Ce:YAG, Cr:GSGG, CrLICAF, ТЁСапфира в качестве преобразователей частоты солнечного спектра.
Заключение
На основании проведенных исследований сделаны следующие выводы:
1. Впервые создан лазер с накачкой концентрированным потоком солнечного излучения большой солнечной печи института материаловедения НПО «Физика-солнце».
2. Создана новая статистическая модель лазера, накачиваемого сконцентрированным потоком солнечного излучения, основанная на прослеживании одиночных фотонов и моделирования элементарных процессов (многократные отражения и преломления, поглощения и эмиссия) методом Монте-Карло, позволяющая проводить расчеты для различной конфигурации солнечного лазера и формы активного элемента (стрежневой и дисковой геометрии, композитные).
3. Показана возможность количественной характеризации термических эффектов в рамках разработанной статистической модели: выведены аналитические выражения, описывающие термически наведенного линзового эффекта, и разработана методика их расчетов. Установлены предельные тепловые нагрузки на активные элементы для эффективной работы лазеров.
4. Предложено конструкторское решение проблем двукратно активированных активных элементов Nd:Cr:YAG и Nd:Cr:GSGG, связанных с термическими эффектами, препятствующими созданию на их основе высокоэффективных лазеров с солнечной накачкой.
5. Впервые теоретически показана возможность эффективного преобразования энергии концентрированного потока солнечного излучения в энергию лазерного излучения, на малых параболических концентраторах и на линзах Френеля.
6. Предложена новая концепция для эффективного преобразования солнечной энергии в энергию лазерного излучения, основанная на использование внешних частотных преобразователей для преобразования частоты большого количества не поглощенных солнечных фотонов при накачке лазеров.
7. Основными преимуществами предложенной концепции является пониженные тепловые нагрузки на активную среду, возможность использования различных материалов для активной среды и преобразователя частоты, менее жесткие требования к тепловым свойствам (тепло-наведенное двойное лучепреломление, эффект линзы) преобразователя частоты, а также возможность независимого регулирования температуры в активной среде и преобразователе частоты.
8. Теоретически показано, что для генерации наносекундных импульсов при солнечной накачке можно использовать пассивные затворы на основе Cr4’:YAG, а для пикосекундных импульсов кристаллы GaAs.
9. Показаны возможность создания лазеров с солнечной накачкой с модуляцией добротности и пассивной синхронизацией мод на основе лазерных материалов Nd3’:Cr3’:GSGG и Nd3*:Cr3+:YAG с примесными ионами Сг4+ и возможность генерации последовательности импульсов в наносекундном диапазоне.
10. Впервые экспериментально показана возможность увеличения концентрации дефектов в кристалле GaAs при длительном допороговом (ниже интенсивности порога разрушения) облучении импульсным лазерным излучением.
11. Впервые теоретически показана возможность использования кристалла GaAs одновременно как насыщающего поглотителя и элемента отрицательной обратной связи в твердотельных лазерах. Установлено, что при соответствующей концентрации дефектных уровней, возможно осуществление как нелинейную ООС, так и насыщающее поглощение и генерация импульсов в пикосекундном диапазоне.
Структура легких ядер в рамках потенциальных моделей
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время прилагаются большие усилия для понимания структуры нейтроноизбыточных гало-ядер 6Не, "Li, "Вс, |9С, 31Ne и др. Эти ядра обладают необычными свойствами, такими как малая энергия связи и большая протяженность одно- и двухнейтронных орбиталей с малыми угловыми моментами (1=0,1). Обычно эти ядра моделируются как кор плюс несколько нейтронов. Кроме того, ни одна из двухчастичных подсистем трехчастичных гало-ядер 6Не, "Li, 14Вс не связана - свойство, присущее Борромейским системам. Наряду с такими статическими характеристиками гало-ядер, как энергия и зарядовый радиус, большой интерес представляют процессы бета-распада и электромагнитных переходов в двух- и трехчастичные континуум-каналы. Данные процессы дают ценную информацию о внутренней структуре и гало-свойствах этих ядер, проявляющихся в изучаемых процессах, поскольку рассматриваемые переходы происходят именно в гало-частях этих систем. Более того, имеются экспериментальные данные по процессам бета-переходов гало-ядер 6Не и "Li в двухчастичные дейтронные континуум-каналы, которые требуют тщательного теоретического анализа. Бета-переходы однонейтронных гало-ядер "Вс, |9С, 3lNc в двухчастичные кор плюс протон континуум-каналы также могут давать информацию о новых гало-свойствах этих систем в дополнение к их статическим характеристикам.
Среди гало-ядер особо выделяется ядро Li, отличающееся от других ядер тем, что дополнительно может распадаться на трехчастичный 9Ь1+протон+нейтронный континуум-канал. Так как этот переход представляет собой довольно сложный процесс, теоретическая модель позволит получить ценную информацию об изучаемом процессе и трехчастичной структуре гало-ядра "Li.
Первое возбужденное состояние ядра 6Li является изобар-аналоговым состоянием гало-ядра 6Не. Благодаря процессу Ml-перехода данного состояния в дейтронный континуум-канал можно получить информацию о его гало-свойствах, аналогичных свойствам ядра 6Не. Установленные при этом оценки для ширины Ml-перехода могут быть сопоставлены с имеющимися экспериментальными данными. Данный процесс дополнительно может быть использован при изучении эффектов нарушения сохранения четности в сильном взаимодействии.
Модели ядро-ядерного взаимодействия, содержащие запрещенные состояния в низших волнах, предложены еще в 70-е годы прошлого столетия для адекватного учета принципа Паули в качестве альтернативы к потенциальным моделям с отталкивающим кором на малых расстояниях. Они имеют микроскопическое обоснование, т.е. опираются на нуклонные степени свободы. Однако роль этих запрещенных состояний в структуре ядра до сих пор не изучена надлежащим образом. Особенно важен этот вопрос для ядер, содержащих несколько альфа-кластеров. Исключение составляет Московская модель нуклон-нуклонного потенциала с запрещенными состояниями в низших волнах. Ее свойства в трехнуклонных ядрах изучены достаточно подробно. С другой стороны, роль запрещенных состояний в Московской модели совсем другая: она связана с кварковой структурой нуклона. А в легких ядрах, состоящих из нескольких ядерных кластеров, модели с запрещенными состояниями введены исключительно для адекватного учета принципа Паули, которые стали особенно актуальными в связи с открытием гало-структуры некоторых легких ядер. Изучение гало свойств легких ядер в электромагнитных и бета-процессах с использованием двух альтернативных потенциальных моделей, с корами и с запрещенными состояниями, поможет выяснить особые свойства этих моделей.
Ядра, состоящие из нескольких альфа-кластеров, играют исключительно важную роль в астрофизике. Хотя две альфа-частицы не связаны, ядра из трех (12С) и четырех (16О) альфа-кластеров обладают большими энергиями связи, поэтому принадлежат к классу Борромейских ядер. Для таких ядер особенно остро стоит проблема получения реалистических волновых функций как связанных, так и континуум-состояний, которые можно применять для расчета сечения астрофизических реакций синтеза. С другой стороны, в последнее время изучение структуры этих ядер стало еще более актуальным в связи с предсказанием существования «альфа-конденсации».
Развиваемые в диссертации модели легких ядер и получаемые на их основе результаты крайне важны для оптимального управления термоядерными реакциями в плазме d+6Li, происходящими с образованием легких ядер 3Н, 3Нс, 4Не, 7Li и 7Ве. Неопределенности в дифференциальном сечении реакций сильно влияют на кинетику термоядерного реактора, поэтому для оптимального управления этими процессами необходимо развивать теоретические модели с высокой точностью. Вариационные методы на основе гауссового и Лагранж-меш базисов необходимы для расчета волновых функций, которые используются для оценки скоростей указанных реакций с высокой точностью.
Целью исследования является выяснение особенностей потенциальной модели межкластерного взаимодействия для связанной и континуум-структуры легких ядер и для описания процессов с их участием при низких энергиях.
Научная новизна диссертационного исследования:
впервые показана сверхчувствительность энергий компактных основного 0' и первого возбужденного 2' состояний ядра 12С к описанию запрещенных принципом Паули аа-состояний, которая приводит к появлению так называемых «почти запрещенных состояний» в трехчастичном функциональном пространстве;
впервые R-матричный подход развит в комбинации с пропагатор-методом для изучения трехчастичной континуум-структуры легких ядер 6Нс и |4Ве в методе гиперсферических гармоник на Лагранж-меш базисе; показано, что для достижения сходимости результатов необходимо сшивать волновую функцию с асимптотикой на очень больших (примерно 1000 фм) расстояниях; рассчитаны диагональные и собственные фазовые сдвиги трехчастичной матрицы столкновения, предсказано существование нового резонанса |4Ве(2+) около ЕВОЗ=3.4 МэВ;
получены теоретические оценки для вероятности бета-распада гало-ядра 6Не в a+d континуум-канал за единицы времени и энергии; впервые показано, что для воспроизведения данных крайне необходимо использовать микроскопически обоснованные ad-потенциалы с запрещенным состоянием в S-волне, воспроизводящие фазовые сдвиги и энергии основного состояния; показано также, что сходимость матричных элементов перехода требует знания вольновых функций вплоть до 30 фм и компоненты гипермомента вплоть до К=24; показано, что гало-эффекты играют важную роль при описании процесса из-за сильного взаимного подавления внутренних и внешних частей матричных элементов;
впервые получены теоретические оценки для вероятности Ml-перехода изобар-аналогового состояния 6Li(0’) в а+ d континуум-канал за единицы времени и энергии; показано, что только при использовании потенциала с запрещенным состоянием интегральная ширина перехода 0.9 мэВ хорошо согласуется с результатами предыдущих упрощенных вычислений; показано также, что сходимость результатов обусловливает брать границу эффективного интеграла 25-30 фм, а компоненты гипермомента вплоть до К=20;
впервые получены теоретические оценки для вероятности бета-перехода гало-ядра "Li в 9Li+d континуум-канал за единицы времени и энергии, полностью воспроизводящие новые данные; показано, что в этом случае основную роль играет резонанс в S-волне в системе 9Li+d при энергии около 0.7 МэВ независимо от того, используется потенциал с кором или с запрещенными состояниями; 9Li+d-пoтeнциaл, который воспроизводит этот резонанс, хорошо описывает форму и абсолютные значения вероятности перехода с помощью поглощающего мнимого члена из-за открытых каналов распада;
впервые получены теоретические оценки для вероятностей бета-перехода гало-ядра "Li в 9Li+p+n трехчастичный континуум-канал за единицы времени и энергии;
впервые получены теоретические оценки для вероятностей бета-распадов однонейтронных гало-ядер "Вс, 19С и 31Ne в двухчастичные континуум-каналы в рамках кластерной модели; показано, что вероятности бета-переходов сильно чувствительны к энергии отделения валентного нейтрона.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Показана сверхчувствительность энергий компактных основного 0' и первого возбужденного 2’ состояний ядра 12С к описанию запрещенных принципом Паули аа-состояний.
2. Впервые R-матричный подход развит для изучения трехчастичной континуум-структуры легких ядер в методе гиперсферических гармоник на Лагранж-меш базисе с применением пропагатор-техники. Установлено, что R-матрицу, рассчитанную на границе внутренней области, нужно продолжать вплоть до больших расстояний (около 1000 фм), где волновая функция сшивается с асимптотикой. Метод был применен к анализу трехчастичной континуум-структуры гало-ядер 6Не и |4Вс. Рассчитаны диагональные и собственные фазовые сдвиги трехчастичной матрицы столкновения, предсказано существование нового резонанса |4Ве(2+) при ЕВОЗ=3.4 МэВ.
3. Показано, что для воспроизведения данных по бета-распаду гало-ядра 6Не в a+d континуум-канал крайне необходимо использовать микроскопически обоснованные ad-потенциалы с запрещенным состоянием в S-волне, воспроизводящие фазовые сдвиги и энергии основного состояния. В этом случае вклады внутренних и гало-компонент Гамов-Теллеровских матричных элементов почти полностью подавляют друг друга, в результате суммарная вероятность перехода строго занижена в соответствии с экспериментом.
4. Метод гиперсферических гармоник на Лагранж-меше применен к изучению процесса Ml-перехода изобар-аналогового состояния 6Li(0 ) в основное состояние 6Li(l+) и a+d континуум-канал в трехчастичном формализме. Теоретическая оценка 7.49 эВ для ширины Ml-перехода в основное состояние хорошо согласуется с экспериментальным значением 8.19+0.19 эВ, а оценка магнитного момента ядра 6Li ц=0.86 в единицах ядерного магнетона слегка превышает экспериментальное значение 0.82. Получены теоретические оценки для вероятности Ml-перехода изобар-аналогового состояния 6Li(0+) в a+d континуум за единицы времени и энергии. Интегральная ширина перехода 0.9 мэВ хорошо согласуется с результатами предыдущих упрощенных вычислений. Показано, что изобар-аналоговое состояние 6Li(0+), как и ядро 6Не, имеет ярко выраженную гало-структуру.
5. Получены теоретические оценки для вероятности бета-перехода гало-ядра 11 Li в 9Li+d континуум-канал за единицы времени и энергии, полностью согласующиеся с новыми экспериментальными данными. Найдено, что в этом случае основную роль играет резонанс в S-волне в системе 9Li+d при энергии около 0.7 МэВ, независимо от того, используется ли потенциал с кором или с запрещенными состояниями. При этом гало-компоненты строго доминируют над внутренними компонентами. Для интегральной вероятности процесса полученная оценка 7.3 Е-3 с'1 находится внутри коридора ошибок экспериментальных данных 8.8+1.9 Е-3 с'1 в области энергии Е > 0.2 МэВ.
6. Получены теоретические оценки для коэффициента ветвления (вероятности) уникального бета-перехода гало-ядра "Li в 9Li+p+n трехчастичный континуум-канал в рамках кластерной потенциальной модели. Разумные оценки для коэффициента ветвления и энергетического распределения распада получены с помощью модифицированной кулоновской волновой функции, которая имитирует реальную волновую функцию. Полученные оценки для коэффициента ветвления находятся в интервале 0.8Е-10 - 2.2Е-10, которые намного меньше, чем для бета-распада ядра 6Не в дейтронный канал (2.6 ±1.3)Е-6. Причиной малости коэффициента ветвления для первого процесса является малое Q-значение, которое сильно ограничивает фазовое пространство. Полная вероятность бета-перехода имеет порядок 1O'S с'1.
7. Получены теоретические оценки для вероятностей бета-распада однонейтронных гало-ядер иВе, |9С и 31Ne в двухчастичные континуум-каналы в рамках кластерной потенциальной модели. Для интегральной вероятности бета-перехода гало-ядра "Вс в "’Вс+р континуум-канал получена оценка 1.5Е-9 с'1, а для ядра |9С - 2.7Е-12 с'1. Соответствующие коэффициенты ветвления равны З.ОЕ-8 для ядра 11 Вс и 1.8Е-13 - для ядра |9С. Полная вероятность бета-перехода ядра 3lNc в 30Ne+p континуум-канал может варьировать от О до 10'6 с'1 в зависимости от значения энергии отделения валентного нейтрона, которое в настоящее время плохо определено из эксперимента. Для энергии отделения в интервале 0.25 - 0.35 МэВ полная вероятность перехода оценивается в З.ЗЕ-1О с’1, которая приводит к оценке 1.6Е-12 для коэффициента ветвления.
Главный итог проведенных исследований сводится к тому, что развитые в данной работе потенциальные модели могут не только адекватно описать существующие экспериментальные данные в области низкоэнергетической ядерной физики, но и предсказать новые свойства легких ядер, если параметры моделей выбираются из условия согласования с микроскопическими свойствами легких ядер.
Структура и свойства полимеризационно-наполненного нанокомпозита полиамида-6 с монтмориллонитом
Объекты исследования: капролактам, монтмориллонит, полиамид-6, полимеризационно-наполненный нанокомпозит полиамида-6 с монтмориллонитом.
Цель работы: комплексное изучение особенностей и закономерностей формирования нанокомпозита в процессе полимеризационного наполнения полиамида-6 с монтмориллонитом, выявление взаимосвязи физикомеханических свойств с параметрами структурной организации и разработка технологической схемы получения нанокомпозитов в варианте анионной активированной полимеризации капролактама.
Методы исследования: инфракрасная (ИК)-спектроскопия, ДТА, рентгенография, ДМА, ДСК.
Полученные результаты и их новизна: впервые реализован полимеризационный подход к созданию нанокомпозита на основе полиамида-6 с монтмориллонитом в варианте анионной активированной полимеризации капролактама; установлены оптимальные условия полимеризации, механизм формирования нанокомпозитов; путем сопоставления теоретических расчетов и экспериментальных данных определены параметры структурной организации ответственных за усиление эксплуатационных характеристик композита.
Практическая значимость: выявленные оптимальные условия, корреляция структура-свойства позволяют развить новые представления в области создания наноструктурных полимерных материалов. Показана принципиальная возможность реализации одностадийной технологии формования изделий, используя прогрессивную технологию реакционного инжекционного формования.
Степень внедрения и экономическая эффективность: работа имеет фундаментально-ориентированный характер, в котором выявлены возможности создания наноструктурных композитов на основе полиамида-6 с повышенными механическими свойствами и пониженной горючестью. Имеется акт испытаний высшей технической школы пожарной безопасности МВД РУз по оценке горючести, подтверждающий повышение огнестойкости.
Область применения: полученные нанокомпозиционные материалы полиамида-6 с монтмориллонитом могут быть использованы в текстильной промышленности, в электро-технической промышленности в качестве плат электронных схем и корпусов счетных машин как материалы с пониженной горючестью, а также в машинострении в качестве шестерен.
Статистика двумерного электронного газа в гетереструктурной квантовой яме InAs/AlSb
Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время, в мире в бурно развивающемся направлении физики полупроводников, особое внимание уделяется физическим процессам, протекающим в двумерных гетероструктурах (2D) рассчитанных на расширение потребляющих низкие токи элементной базы наноэлектронных приборов. В этом аспекте важными задачами являются определение физической природы носителей тока в квазидвумерных наноразмерных гетероструктурах, обеспечение оптимальной работы полученных на основе таких гетероструктур быстродействующих транзисторов в дальнем инфракрасном и терагерцевом дипазонах, коротоковолновых квантовокаскадных лазеров, резонансно-туннельных диодов и детекторов, особенно для малоразмерных гетероструктур.
Во всем мире на сегодня уделяется большое внимание изучению рабочих характеристик малых квазиразмерных гетероструктур. При этом, является одной из важных задач проведение целевых научных исследований в следующих направлениях: как энергетический спектр, оптимизация транспортных процессов, экспериментальное и теоретическое изучение энергетического спектра и транспортной массы электронов в сильнолегированной квантовой яме, плотность энергетических состояний электронного газа в условиях заполнения нескольких минизон, также энергии Ферми,энтропии,теплоемкости.
В годы независимости в нашей республике в перспективных
направлениях науки получены существенные результаты по технологии получения полупроводниковых структур с узкой запрещенной зоной. В соответствии со Стратегией действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан, стимулирование научно-исследовательской и инновационной деятельности, уделение особого внимания на вопросы создания эффективных механизмов внедрения научных и инновационных достижений в практику, в данном аспекте глубокое исследование физических процессов в наноструктурах, созданных на основе разных полупроводниковых материалов являются наиболее важными.
Настоящая научно-исследовательская работа в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-4947 «О Стратегии движений по дальнейшему развитию Республики Узбекистан» от 07.02.2017 года, ПП-2772 «О приоритетах развития электротехнической промышленности Республики Узбекистан в 2017 - 2021 годах» от 13.02.2017 года, ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организаций, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17.02.2017 года, а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является определение зависимости характеристических параметров электронного газа на основе гетероструктуры AlSb /InAs/ AlSb от полной концентрации электронов.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
определение спектра электронов в гетероструктуре AlSb /InAs/ AlSb с учетом конечности глубины квантовой ямы и непараболичности дисперсии;
разработка упрощенных моделей спектра электронов, позволяющих аналитические оценки;
проведение численных (если возможно и аналитических) расчетов плотности энергетических состояний, транспортной массы электрона, энергии Ферми и др. величин двумерного электронного газа в зависимости от полной концентрации;
исследование заполнения электронами минизон, термодинамического потенциала и энтропии двумерного электронного газа в зависимости от полной концентрации и температуры.
Научная новизна исследования:
разработана упрощенная модель для спектра электронов в минизонах с учетом непараболичности свойств зонной структуры AlSb/InAs/AlSb, конечности глубины квантовой ямы для электронов и скачка массы в гетеропереходе AlSb/InAs/AlSb;
найдено математическое уравнение для описания взаимосвязей величин, полной концентрации двумерного электронного газа, концентрации электронов в минизонах, энергии Ферми, транспортной массы;
приведена математическая модель описывающая зависимости плотности энергетических состояний двумерного электронного газа и энтропии от температуры в условиях восполнения нескольких минизон;
показана возможность определения плотности энергетических состояний двумерного электронного газа на основе значений эффективной массы измеренных на уровне Ферми;
показано, что с ростом температуры, скачкообразное изменение плотности состояний постепенно разглаживается и, непараболичность закона дисперсии проявляется в широком интервале температур.
Заключение
На основе изучения зависимости характеристических параметров электронного газа на основе гетероструктуры AlSb /InAs/ AlSb от полной концентрации электронов сделаны следующие выводы:
1. Обратная пропорциональность значений квантованных уровней от эффективной массы т(Е) при учете непараболичности в дисперсии двумерных электронов приводит к сдвигу энергетических уровней пространственного квантования в направлении дна минизоны по сравнению с параболическим случаем.
2. Найдено, что при увеличении концентрации уровень Ферми пересекает дно очередной минизоны, а перекрытие различных минизон приводит к резкому росту плотности состояния газа из-за ее концентрационной зависимости.
3. Имеющийся при низких температурах резкий скачок в точке E = EF распределения Ферми-Дирака и скачки в плотности состояний с повышением температуры сглаживаются, в том числе также сглаживаются, а непараболичность зоны проводимости проявляется в поведении плотности состояний газа даже при относительно высоких температурах.
4. На примере InAs/AlSb предложен простой способ качественного расчета энтропии, переносимой массы, вклада подуровневых электронов, зависимости энергии Ферми от концентрации, характеристик квазидвумерных электронных газов.
5. На основе формулы описывающей взаимосвязь между полной концентрацией и данной критической концентрацией найдены эффективная масса на уровне Ферми, плотности энергетических состояний и критические концентрации в высшей минизоне InAs/AlSb гетероструктуры.
Способы решения краевых задач для дифференциальных уравнений в частных производных дробного порядка
Актуальность и востребованность темы диссертации. Множество научно-практических исследований, проводимые в мировом масштабе, показывают актуальность исследования краевых задач для уравнений в частных производных дробного порядка. Первоначально, итальянскими учеными вместо классического уравнения диффузии был предложен новая модель - уравнение диффузии дробного порядка, которое послужило основой создания новых математических моделей многих процессов в областях физики, биологии, электрохимии. Дифференциальное и интегральное исчисления дробного порядка возникли в процессе нахождения эффективных способов моделирования таких процессов. Сложность уравнений, связанных с такими моделями, и отсутствие разработанных в достаточной мере аналитических и числовых методов, развитие исследований, связанных с такими уравнениями, является одним из приоритетных направлений.
В годы независимости в нашей стране усилилось внимание к актуальным научным направлениям, имеющим прикладное значение, в частности, учеными нашей страны особое внимание уделено исследованию и поиску эффективных методов решения краевых задач для уравнений в частных производных второго и высокого порядков, а также уравнений смешанного типа. В этом направлении, в том числе при исследовании прямых и обратных задач для уравнений в частных производных достигаются весомые результаты. На основе Стратегии Действий по развитию Республики Узбекистан имеет большое значение внедрение полученных результатов по научным исследованиям в области математики для улучшения эффективности в сфере экономики.
В настоящее время изучение свойств операторов дробного порядка, исследование краевых задач для уравнений в частных производных второго и высокого порядков, а также внедрение полученных результатов на практику играют важную роль. В связи с этим осуществление целевых научных исследований является одной из важных задач, в том числе научные исследования по следующим направлениям: исследование краевых задач для уравнений в частных производных дробного порядка; определение условий однозначной разрешимости обратных задач идентификации функции источника для уравнений в частных производных с операторами дробного порядка; изучение свойств операторов интегро - дифференцирования дробного порядка и применение этих операторов в решении краевых задач для уравнения в частных производных. Проводимые научные исследования по вышеуказанным направлениям обосновывают актуальность темы данной диссертации.
Эта диссертация, в определенной степени, служит осуществлению задач, обозначенных в Постановлениях Президента Республики Узбекистан №-ПП-916 «О дополнительных мерах по стимулированию внедрения инновационных проектов и технологий в производство» от 15 июля 2008 года и №-ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организации, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а также в других нормативно-правовых актах по данной деятельности.
Целью исследования являются решение прямых и обратных задач для уравнения в частных производных с операторами дробного интегродифференцирования, изучение свойств интегро - дифференциальных операторов и их применение для решения неклассических задач для эллиптических уравнений.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
доказана однозначная разрешимость нелокальных задач для уравнений в частных производных четвертого порядка с операторами дробного интегродифференцирования;
впервые изучена базисность корневых функций спектральных задач, соответствующих задачам типа Самарского-Ионкина;
установлены необходимые условия однозначной разрешимости обратных задач идентификации функции источника для уравнений в частных производных с операторами дробного порядка;
доказана регулярная разрешимость задач для смешанного уравнения дробного порядка с интегральными условиями сопряжения;
изучены свойства операторов интегро-дифференцирования дробного порядка типа Адамара, Адамара-Маршо и применены к решению краевых задач для уравнения эллиптического типа;
разработан способ решения краевых задач, а также задач типа Бицадзе-Самарского в классе гармонических и гладких функций для уравнений эллиптического типа с обобщенными граничными операторами дробного порядка.
Заключение
Диссертационная работа посвящена изучению свойств интегро-дифференциальных операторов дробного порядка и применению их к вопросам разрешимости краевых задач для уравнений в частных производных.
В заключение можно сделать следующие выводы по результатам исследований:
1. Для параболического уравнения четвертого порядка с операторами дробного дифференцирования в смысле Капуто и Джарбашяна-Нерсесяна сформулированы и исследованы нелокальные задачи типа Самарского-Ионкина, доказана базисность Рисса систем корневых функций соответствующих задач. Полученные результаты могут послужить основой для дальнейшего изучения различных свойств аналогичных краевых задач и их спектров для широкого класса дифференциальных уравнений в частных производных.
2. Установлена корректность ряда прямых и обратных задач с интегральными условиями склеивания для смешанных парабологиперболических уравнений дробного порядка. Полученные результаты обобщают ранее исследованные задачи для смешанных уравнений целого порядка и могут быть применены как при дальнейшем развитии теории смешанных уравнений второго и высокого порядков с операторами дробного интегро-дифференцирования, так и при исследовании конкретных прикладных задач, приводящихся к таким уравнениям.
3. В классе гармонических функций и в классах Гёльдера изучены свойства интегро-дифференциальных операторов дробного порядка и их применение к решению краевых задач. Полученные результаты могут послужить основой для введения и изучения новых операторов дробного порядка и их обобщений в классе гармонических функций и в классах Гёльдера, а также их применению к решению краевых задач.
4. Методы и результаты диссертационной работы могут быть использованы в теоретических исследованиях в таких математических дисциплинах, как дробное исчисление, дифференциальные и интегральные уравнения, уравнения математической физики, а разделы диссертации могут составить содержание специальных курсов для студентов, обучающихся по специальности «Математика»
Синтез и физико-химические свойства олигомерных ингибиторов коррозии на основе N, P, S содержащих соединений
Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире ежегодно 10% металлов разрушается в результате коррозии, возникающей при химическом или электрохимическом взаимодействии с окружающей средой, что приводит к финансовым потерям, исчисляющимися миллиардами сумов1. Основной материал для современной техники и технологий - сплавы на основе железа больше всего подвергаются коррозионному воздействию под влиянием кислорода воздуха, влаги, оксидов серы, азота и других химически активных веществ.
За годы независимости в Республике уделяется большое внимание развитию научных исследований в области химической промышленности, производства новых видов продукции и их реализации и при этом достигнуты определенные результаты по удовлетворению местного рынка в импортозамещающих химических реагентах. В связи с этим при защите водных систем, в сетях водоснабжения, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностях и любых энергетических установках применяются ингибиторы на основе органических и олигомерных соединений, они значительно удлиняет срок службы металлов.
Проведение целевых исследований по повышению качества металлов и эффективному их использованию является важным в мире, при этом, особое внимание уделяется следующим задачам: в том числе, применению водорастворимых, олигомерных и полимерных ингибиторов для борьбы с солеотложением, определению оптимальных условий при ингибировании коррозии металлов, синтез водорастворимых органических и олигомерных ингибиторов на основе азот и фосфорсодержащих соединений эффективно защищающие черные и цветные металлы от коррозии в различных средах, изучению механизмов ингибировании, установлению физико-химических закономерностей. Влияние на поверхность металла, проявление защитных свойств в результате адсорбционного взаимодействия при различных температурах и изучение механизмов их действия является в настоящее время актуальной задачей.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных постановлений Президента Республики Узбекистан ПП-1442 от 15 декабря 2010 г. «О приоритетах развития промышленности Республики Узбекистан в 2011-2015 годах», а также Постановлений Кабинета министров Республики Узбекистан от 9 сентября 1992 г «Об охране природы», от 27 мая 2013 г. «О программе действий по охране окружающей среды Республики Узбекистан на 2013-2017 годы», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере.
Целью исследования является создание новых олигомерных ингибиторов для эффективной защиты металлов от коррозии и выявление физико-химических особенностей их действия.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
впервые синтезированы азот-, фосфор-, серосодержащие аддукты тиомочевины, мочевины, меламина и гексаметилендиамина, а также ингибиторов олигомерного типа на основе фосфорной кислоты;
предложены механизмы взаимодействия и эффективной защиты металлов от коррозии олигомерными ингибиторами;
определено оптимальные условия, в применение ингибиторов и влияние концентрации, температуры на коррозионный ток, скорость коррозии, степень защиты, коэффициент торможения для высокоэффективной защиты;
определены степень заполнения электродов и константы адсорбционного равновесия при коррозии металлов, на основе аддуктов и олигомерными ингибиторами различными азотсодержащими органическими соединениями с фосфорной кислотой электрохимическими и гравиметрическими методами;
доказано, что синтезированные олигомеры образуют защитные слои на поверхности стали, существенно отличающиеся по составу и структуре от исходных образцов в различных средах.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Синтез и физико-химические свойства олигомерных ингибиторов коррозии на основе N, Р, S содержащих соединений» представлены следующие выводы:
1. Синтезирован ряд азот- и фосфорсодержащих аддуктов на основе фосфатов тиомочевины, мочевины, меламина и гексаметилендиамина и ингибиторы олигомерного типа на основе азотсодержащих органических соединений и фосфорной кислоты. Определены молекулярно-динамические и квантово-химические характеристики синтезированных соединений, установлен механизм ингибирования олигомерными соединениями и выявлены общие закономерности, присущие такого рода ингибиторам, что будет способствовать разработке новых подходов целенаправленного синтеза ингибиторов.
2. Показано, что такие олигомерные соединения как фосфат диметилолмочевины (ОИКМ-8) проявляют эффект внутримолекулярного синергизма за счет различных функциональных групп, механизм адсорбции которыхотличается тем, что приводит к образованию более плотного слоя ингибитора на поверхности металла и повышению их ингибирующего эффекта.
3. Кинетическими и термодинамическими исследованиями показано, что адсорбционные свойства ингибиторов олигомерного и низкомолекулярного типов отличаются, о чем свидетельствуют высокие значения степени заполнения поверхности электрода и константы адсорбционного равновесия олигомерных ингибиторов, превышающие более четырех раз значения константы низкомолекулярных ингибиторов.
4. Проведено систематическое изучения двухкомпонентных ингибиторов на основе дигидрофосфата калия и найдено, что добавление второго компонента увеличивает их ингибирующее действие, из полученных результатов сделаны выводы о возможном механизме защитного действия двухкомпонентных ингибиторов, который включает в себя образование тонких защитных слоев весьма сложного состава, которые предотвращают появление язвенной коррозии.
5. Эффективность ингибитора диметилолмеламина в агрессивных средах с повышением температуры вначале увеличивается, а после достижения определенной температуры эффективность не изменяется, что указывает на хемосорбционный механизм действия данного ингибитора, образующего прочные защитные слои на поверхности защищаемого металла.
6. Фосфаты диметилолмочевины и диметилолмеламина в различных рН-средах образуют на поверхности стали защитные слои, которые существенно отличаются по составу и структуре от исходных образцов, выяснено, что фосфат диметилолмочевины и фосфат диметилолмеламина действуют как анионные ингибиторы и тормозят анодный процесс.
7. Олигомерные соединения ОИКМ-8 и ОИКМ-9 и их композиции имеют наиболее высокую эффективность, и они испытаны и внедрены на предприятиях Бекабадском металлургическом комбинате, АО «Навоийазот», ООО «Электр ускуна созлаш» и «Сувокова» ПКП а также УДП «Ферганский НПЗ».
- 1-25 из 95
- Далее