Електрофізичні та магнітні властивості домішок і дефектів у вуглецевомістких аморфних та монокристалічних матеріалах

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorСавченко, Дарія Вікторівна
dc.contributor.authorГоляткіна, Марина Олексіївна
dc.date.accessioned2025-06-16T11:28:27Z
dc.date.available2025-06-16T11:28:27Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractГоляткіна М. О. Електрофізичні та магнітні властивості домішок і дефектів у вуглецевомістких аморфних та монокристалічних матеріалах – Квалiфiкацiйна наукова праця на правах рукопису. Дисертацiя на здобуття наукового ступеня доктора фiлософiї за спецiальнiстю 104 – Фiзика та астрономiя. – Нацiональний технiчний унiверситет України «Київський полiтехнiчний iнститут iменi Iгоря Сiкорського», МОН України, Київ, 2025. Дисертацiя присвячена дослiдженню електрофізичних та магнітних властивостей домішок та дефектів у вуглецевомістких аморфних та монокристалічних матеріалів методами спектроскопії електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) та електрично-детектованого магнітного резонансу (ЕДМР). У якості об'єкту дослідження були обрані монокристали карбіду кремнію (SiC) 4Н та 6Н політипів, із різним ступенем легування домішкою азоту (N), та аморфні тонкі плівки безводневого алмазоподібного вуглецю, леговані домішкою германію. Сучасний стан проблем, якi iснують на теперiшнiй момент стосовно впливу домішок та дефектiв на властивостi вуглецевомістких аморфних та монокристалічних матерiалiв, вiдображений у вступі даної роботи. Зроблено висновок, що, попри інтенсивні дослідження, залишаються нез’ясованими такі питання як природа спінового обміну локалізованих і нелокалізованих електронів та зв’язок між магнітними й електричними характеристиками у гексагональних політипах монокристалів SiC з різним вмістом N, магнітні властивості домішкових станів і вплив дефектів на електронні процеси у DLC-плівках. У першому розділі виконано огляд властивостей вуглецевомістких аморфних та монокристалічних матеріалів та методи їх вирощування. Розглянуто типи гібридизації атомів карбону, за рахунок яких можливе утворення різних алотропних форм вуглецю, та різницю в гібридизації поверхневих і глибоких 3 шарів вуглецевих матеріалів. Зазначено суттєвий вплив гібридизації на властивості вуглецевих матеріалів. Другий розділ присвячено огляду застосування спектроскопії ЕПР для дослідження вуглецевомістких матеріалів. Розглянуто теоретичні та експериментальні основи методу, зокрема детально описано основні компоненти спектрометра ЕПР. Зазначено, які параметри парамагнітних систем можуть бути визначені з аналізу експериментальних параметрів спектра. У третьому розділі представлено результати дослідження електрофізичних та магнітних властивостей монокристалів 4H-SiC із різною концентрацією донорів азоту. Проаналізовано механізми спінового обміну між локалізованими та нелокалізованими електронами, дослідження проведено за допомогою безконтактного мікрохвильового резонаторного методу та спектроскопії ЕПР в стаціонарному та імпульсному режимах. У четвертому роздiлi проведено ЕПР дослідження безводневих алмазоподібних вуглецевих плівок, легованих германієм, в широкому діапазоні температур. Проаналізовано температурні залежності спінової сприйнятливості, положення резонансного магнітного поля та ширини лінії спектру ЕПР. П’ятий розділ присвячено вивченню зв’язку між магнітними та електричними властивостями донорів азоту в монокристалах 6H-SiC з низьким питомим опором. З даною метою досліджено природу сигналу ЕДМР у монокристалах 6H-SiC з високим вмістом азоту.
dc.description.abstractotherHoliatkina M. O. Electrophysical and magnetic properties of impurities and defects in carbon-containing amorphous and single-crystalline materials – Qualification scientific work on manuscript rights. Dissertation for the Doctor of Philosophy degree, specialty 104 – Physics and astronomy. – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2025. The dissertation is devoted to the study of the electrophysical and magnetic properties of impurities and defects in carbon-containing amorphous and monocrystalline materials by electron paramagnetic resonance (EPR) and electrically detected magnetic resonance (EDMR) spectroscopy methods. The objects of study were silicon carbide (SiC) monocrystals, 4Н and 6Н polytypes, with different levels of nitrogen (N) doping, and germanium doped hydrogen-free diamond-like carbon (DLC) amorphous thin films. The current state of the existing problems in the impurities and defects impact on the properties of carbon-containing amorphous and monocrystal materials topic is reflected in the introduction. It is concluded that despite intensive research, such issues as the nature of localized and unlocalized electrons spin exchange and the magnetic and electrical characteristics correlartion in hexagonal polytypes of SiC single crystals with different N contents, the magnetic properties of impurity states, and the defects impact on electronic processes in DLC-films remain unclear. The first section reviews the properties of carbon-containing amorphous and monocrystal materials and their obtaining methods. The types of hybridization of carbon atoms, due to which the formation of different allotropic forms of carbon is possible, and the difference in the hybridization of surface and deep layers of carbon materials are considered. The significant hybridization impact on the properties of carbon materials is noted. The second section is devoted to a review of the application of EPR spectroscopy to the study of carbon-containing materials. The theoretical and experimental 6 foundations of the method are reviewed, in particular, the main components of an EPR spectrometer are described in detail. It is noted that paramagnetic systems parameters can be determined by analyzing the experimental parameters of the spectrum. The third section presents the results of the study of 4H-SiC monocrystals with different concentrations of nitrogen donors electrophysical and magnetic properties. The mechanisms of spin exchange between localized and unlocalized electrons were analyzed. The study was carried out using the non-contact microwave resonator method and EPR spectroscopy in steady-state and pulsed modes. In the fourth section, EPR studies of germanium doped hydrogen-free DLC-films were carried out in a wide temperature range. The temperature dependences of the spin susceptibility, the position of the resonant magnetic field and the width of the EPR spectrum line were analyzed. The fifth section is devoted to the magnetic and electrical properties connection of nitrogen donors in 6H-SiC monocrystals with low resistivity study. For this purpose, the nature of EDMR in 6H-SiC single crystals with a high nitrogen content was investigated.
dc.format.extent176 с.
dc.identifier.citationГоляткіна, М. О. Електрофізичні та магнітні властивості домішок і дефектів у вуглецевомістких аморфних та монокристалічних матеріалах : дис. … д-ра філософії : 104 Фiзика та астрономiя / Голяткіна Марина Олексіївна. – Київ, 2025. – 176 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/74265
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectЕПР
dc.subjectмагнітні властивості
dc.subjectкарбід кремнію
dc.subjectспінова динаміка
dc.subjectтонкі плівки
dc.subjectбінарні сплави
dc.subjectмагнетизм
dc.subjectпарамагнетизм
dc.subjectрезонансні криві
dc.subjectмагнітне поле
dc.subjectантиферомагнетизм
dc.subjectмікрохвильове поглинання.
dc.subjectEPR
dc.subjectmagnetic properties
dc.subjectsilicon carbide
dc.subjectspin dynamics
dc.subjectthin films
dc.subjectbinary alloys
dc.subjectmagnetism
dc.subjectparamagnetism
dc.subjectresonance curves
dc.subjectmagnetic field
dc.subjectantiferromagnetism
dc.subjectmicrowave absorption
dc.subject.udc538.955, 543.429.22, 546.26-162
dc.titleЕлектрофізичні та магнітні властивості домішок і дефектів у вуглецевомістких аморфних та монокристалічних матеріалах
dc.title.alternativeElectrophysical and magnetic properties of impurities and defects in carbon-containing amorphous and single-crystalline materials
dc.typeThesis Doctoral

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Holiatkina_dys.pdf
Розмір:
5.72 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Дисертації (КЗФМФП)
Дисертації (вільний доступ)