Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
5 results
Search Results
Item Електро- і магнітотранспортні властивості базових сенсорних ниткоподібних кристалів Si, Ge, InSb, GaSb в околі переходу метал-діелектрик(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Лях-Кагуй, Наталія Степанівна; Дружинін, Анатолій Олександрович; Національний університет «Львівська політехніка»; Хрипунов, Геннадій Семенович; Євтух, Анатолій Антонович; Ціж, Богдан РомановичПроведено комплексне дослідження електро- та магнітотрансортних властивостей ниткоподібних кристалів Si, Ge, InSb та GaSb у широкому інтервалі температур 1,4 ÷ 300 К і магнітних полях з індукцією 0 ÷ 14 Тл. На основі експериментальних досліджень польових залежностей магнітоопору в області кріогенних температур виявлено осциляційний ефект у ниткоподібних кристалах Si, Ge, InSb та GaSb, який в залежності від концентрації легуючої домішки в околі ПМД пов'язаний з магнітофононними осциляціями чи осциляціями Шубнікова–де Гааза, що дозволило оцінити основні параметри носіїв заряду в кристалах. У ниткоподібних кристалах GaSb, легованих телуром, вперше виявлено поверхневу надпровідність при критичній температурі 4,2 К, що зумовлено сильною спінорбітальною обмінною взаємодією носіїв заряду в металевій фазі в околі ПМД. Вперше встановлена поява фази Беррі в польових залежностях магнітоопору при температурі 4,2 К деформованих ниткоподібних кристалів InSb та GaSb n-типу провідності, що підтверджує двовимірну природу електронного газу у кристалах. Вивчено вплив зовнішніх чинників (деформації, магнітного поля, електронного опромінення, температури) на властивості легованих ниткоподібних кристалів Si, Ge, InSb та GaSb як чутливих елементів сенсорів механічних, теплових та магнітних величин. На основі виявлених кінетичних ефектів розроблено концепцію створення надчутливих радіаційно стійких п’єзорезистивних сенсорів, дієздатних в екстремальних умовах експлуатації, зокрема при кріогенних температурах, у сильних магнітних полях, при опроміненні електронами високих енергій, які зможуть знайти застосування в різних галузях науки і техніки. Проведено комплексное исследование электро- и магнитотрансортных свойств нитевидных кристаллов Si, Ge, InSb и GaSb в широком интервале температур 1,4 ÷ 300 К и магнитных полях с индукцией 0 ÷ 14 Тл. На основе экспериментальных исследований полевых зависимостей магнитосопротивления в области криогенных температур обнаружено осциляционные эффект в нитевидных кристаллах Si, Ge, InSb и GaSb, который в зависимости от концентрации легирующей примеси в окрестности ПМД связан с магнитофононнимы осцилляциями или осцилляциями Шубникова-де Гааза, что позволило оценить основные параметры носителей заряда в кристаллах. В нитевидных кристаллах GaSb, легированных теллуром, впервые выявлено поверхностную сверхпроводимость при критической температуре 4,2 К, что обусловлено сильным спин-орбитальным обменным взаимодействием носителей заряда в металлической фазе в окрестности ПМД. Впервые обнаружено появление фазы Берри в полевых зависимостях магнетосопротивления при температуре 4,2К деформированных нитевидных кристаллов InSb и GaSb n-типа проводимости, что подтверждает двумерную природу электронного газа в кристаллах. Изучено влияние внешних факторов (деформации, магнитного поля, электронного облучения, температуры) на свойства легированных нитевидных кристаллов Si, Ge, InSb и GaSb как чувствительных элементов сенсоров механических, тепловых и магнитных величин. На основе выявленных новых кинетических эффектов разработана концепция создания сверхчувствительных радиационно стойких пьезорезистивных сенсоров, дееспособных в экстремальных условиях эксплуатации, в том числе при криогенных температурах, в сильных магнитных полях, при облучении электронами высоких энергий, которые смогут найти применение в различных областях науки и техники. The complex investigation of electro- and magnetotransport properties of Si, Ge, InSb and GaSb whiskers in the wide temperature range 1.4 ÷ 300 K and magnetic fields with induction of 0 ÷ 14 T were carried out. On the basis of experimental studies of the magnetoresistance field dependences at cryogenic temperatures, an oscillatory effect was found in Si, Ge, InSb and GaSb whiskers. The effect was associated with magnetophonon oscillations or oscillations of Shubnikov-de Haas, depending on the doping concentration in the vicinity to the metal-insulator transition. Shubnikov-de Haas oscillations were detected in the temperature interval of 4.2 ÷ 77 K and magnetic fields with induction up to 14 T as a result of the analysis of the longitudinal and transversal magnetoresistance of n-type conductivity InSb whiskers with a concentration of a dopant in the range of 4.41016 сm-3 to 7.161017 сm-3. The induced magnetic field the metal-insulator transition is established in the InSb whiskers due to strong spin-orbit interaction, which leads to the splitting of each peak of the longitudinal and transverse magnetoresistance in whole range of magnetic fields and to obtain the giant Lande g-factor g* = 46 ÷ 60. Analysis of the Shubnikov-de Haas oscillations allowed to calculate the basic parameters of InSb whiskers, such as the cyclotron effective mass of electrons mс 0.03mо ÷ 0.033mо, the Fermi level EF 0.11 eV, the Dingle temperature ТD = 3 K, which, with increasing doping concentration increases to EF 0.12 eV and up to ТD = 12 K, respectively. The Kondo effect was first detected in GaSb whiskers with tellurium concentration of 11018 сm-3. This effect arises as a result of an exchange interaction between holes localized oj doped atoms and free charge carriers. It was established that the increasing of the doping concentration causes a significant overlap of the wave functions, which leads to an increase of the value of direct exchange interaction, the change of the sign of the exchange interaction integral and as a result of the damping of the Kondo effect. A transition from the effect of weak anti-localization to the weak localization of charge carriers at temperature about 4 K was detected in heavy doped whiskers with a metallic type of conductivity in weak magnetic fields due to a change in the temperature correlation between dephasing time and electron spin relaxation time. Surface superconductivity was first observed at a critical temperature of 4.2 K in GaSb whiskers doped with tellurium due to the strong spin-orbit exchange interaction of charge carriers in the metal phase in the vicinity to the metal-insulator transition. This conclusion is confirmed by the results of the study of the magnetic susceptibility of whiskers in weak magnetic fields. This showed that the GaSb whisker is a superconductor of the second kind with critical fields (lower 50 mT and upper 1.1 T). The first appearance of the Berry phase on the magnetoresistance field dependences at temperature 4.2 K was found in the strained n-type conductivity InSb and GaSb whiskers with a doping concentration near the metal-insulator transition. That confirms the two-dimensional nature of the electron gas in whiskers and their transition into the state of the topological insulator. Extremely high values of the Gauge factor up to К-5.24×105 for Si and Ge whiskers were found in the region of the action of the "non-classical" piezoresistance that allows them to be used in highly sensitive piezoresistive mechanical sensors. The influence of external factors (strain, magnetic field, electron irradiation, temperature) on the properties of doped Si, Ge, InSb and GaSb whiskers as sensitive elements of mechanical, thermal and magnetic sensors were studied. The physical representations about the transport mechanisms of charge carriers were expanded due to the conducted studies for doped semiconductor whiskers in the vicinity to the metalinsulator transition at low temperatures in strong magnetic fields and under the influence of high-energy electron irradiation. The concept of creating supersensitive radiation-sensitive piezoresistance sensors have been developed due to the discovered new kinetic effects in the whiskers. These sensors, which could be used in various fields of science and technology, are capable of extreme operating conditions, in particular at cryogenic temperatures, in strong magnetic fields with irradiation by high-energy electrons.Item Розроблення елементів сенсорної техніки на основі структур кремній-на-ізоляторі та мікрокристалів кремнію, модифікованих домішками бору і нікелю(Національний університет "Львівська політехніка", 2016) Ховерко, Юрій МиколайовичДисертаційна робота присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми створення елементів сенсорної техніки на основі структур кремній-на-ізоляторі, та мікрокристалів кремнію, легованих домішками бору і нікелю. Проведено комплексне дослідження електрофізичних властивостей структур кремній- на-ізоляторі та мікрокристалів кремнію у широкому інтервалі температур на постійному та змінному струмах, що є передумовою розроблення фізичних основ створення мікроелектронних сенсорів на базі полікристалічного та ниткоподібного кремнію і встановлено, що за кріогенних температур в околі температури рідкого гелію провідність змінюється стрибкоподібно по локалізованих домішкових рівнях. Обгрунтовано фізичні моделі, які описують деформаційно-стимульовані та спін-поляризаційні ефекти в мікрокристалах кремнію та КНІ-структурах, що лягло в основу розроблення нових підходів щодо створення елементів сенсорної техніки і дозволять прогнозувати необхідні параметри в процесі їх виготовлення. Запропоновано високочутливі сенсори деформації, температури, магнітного поля, що має важливе значення для сучасної кріоелектроніки, кріоенергетики, сенсорної мікро- та наноелектроніки, а також пристрої, що виготовлені за рахунок поєднання технологій отримання структур кремній-на-ізоляторі та мікрокристалів кремнію шляхом розроблення нових підходів та конструктивно-технологічних методів до формування функціональних властивостей приладів. Представлено чутливий елемент акселерометра, що дало можливість реалізувати як дискретний прилад, так і елемент зінтегрованих наноелектромеханічних систем зі структурою кремній-на-ізоляторі, який забезпечує контроль переміщення з точністю 200 нм. На основі комплексного використання мікрокристалів кремнію та структур кремній-на ізоляторі створено як дискретні елементи твердотільної електроніки (індуктивні, ємнісні елементи), так і комбіновані (коливальні контури), які реалізуються за суміщеними технологіями. Конструкція коливального контура передбачає комбінацію елементів, яка складається з ниткоподібного кристала кремнію із концентрацією легуючої домішки, що відповідає діелектричному боку переходу метал-діелектрик та полікристалічного кремнію в КНІ-структурах. Диссертация посвящена решению научно-прикладной проблемы создания элементов сенсорной техники на основе структур кремний-на-изоляторе и микрокристаллов кремния, легированных примесями бора и никеля. Проведено комплексное исследование электрофизических свойств структур кремний-на-изоляторе и микрокристаллов кремния в широком интервале температур на постоянном и переменном токах, что является предпосылкой разработки физических основ создания микроэлектронных сенсоров на базе поликристаллического и нитевидного кремния и установлено, что при криогенных температурах, возле температуры жидкого гелия проводимость, меняется скачкообразно по локализованным примесным уровням. Обоснованно физические модели, описывающие деформационно-стимулированные и спин-поляризационные эффекты в микрокристаллах кремния и КНИ-структурах, что легло в основу разработки новых подходов по созданию элементов сенсорной техники и позволят прогнозировать необходимые параметры в процессе их изготовления. Предложено высокочувствительные сенсоры деформации, температуры, магнитного поля, что имеет важное значение для современной криоэлектроники, криоэнергетики, сенсорной микро- и наноэлектроники, а также устройства, изготовленные за счет сочетания технологий получения структур кремний-на-изоляторе и микрокристаллов кремния путем разработки новых подходов и конструктивно-технологических методов к формированию функциональных свойств приборов. Представлено чувствительный элемент акселерометра, что позволило реализовать как дискретный прибор, так и элемент интегрированных наноэлектромеханических систем со структурой кремний-на-изоляторе, который обеспечивает контроль перемещения с точностью 200 нм. На основе комплексного использования микрокристаллов кремния и структур кремний-на изоляторе созданы как дискретные элементы твердотельной электроники (индуктивные, емкостные элементы), так и комбинированные (колебательные контуры), которые реализуются по совмещенным технологиям. Конструкция колебательного контура предусматривает комбинацию элементов, которая состоит из нитевидного кристалла кремния с концентрацией легирующей примеси, что соответствует диэлектрической стороне перехода металл-диэлектрик и поликристаллического кремния в КНИ-структурах. The thesis is devoted to the solution of scientific and applied problems of development of elements of sensing equipment on the basis of silicon-on-insulator structures and silicon microcrystals doped with boron and nickel impurities. A comprehensive study of electrical properties of silicon-on-insulator structures and silicon microcrystals in a wide temperature range at direct and alternating currents, which is a prerequisite for the development of physical foundations of microelectronic sensors based on polycrystalline and needle-like silicon was conducted, and it was established that at cryogenic temperatures in the vicinity of helium ones, the conductivity changes abruptly over localized impurity levels. The study of the properties of poly-silicon layers in SOI structures by impedance analysis method (AC measurements) allowed for determining the effect of material dispersion on its low-temperature conductivity and for separating and identifying the contributions of various microstructure elements in the sample conductivity. In both the DC and AC cases the Mott law hopping conductivity in non-recrystallized poly-Si samples has been confirmed at low temperatures (4.2 – 30 K). A capacitive type of Nyquist plot in turn supported this assumption. In laser-recrystallized poly-Si layers the charge carrier transport is limited by grain barriers and corresponds rather to percolation type of conduction, obeying the Shklovskii-Efros law The physical models were proposed to describe the strain-induced and spin polarization effects in silicon microcrystals and SOI structures, which formed the basis for the development of new approaches to the fabrication of elements of sensing equipment, and will allow to predict the required parameters in a manufacturing process. The results of low-temperature studies of magnetization of silicon nanocrystals doped with boron and nickel impurities showed that at liquid helium temperatures the crystal conductance changes abruptly due to localization of impurity levels. The magnetic properties of crystals, the concentration of which corresponds to a dielectric and metal side of metal-insulator transition, subject to the percolation laws of the formation of magnetic clusters, that in turn is important for the development of devices that can be used in spintronics. A highly sensitive strain, temperature, magnetic field sensors were proposed, which are important for modern cryoelectronics, cryoelectronic storage, sensor micro- and nanoelectronics, as well as for the devices made by combining the techniques of silicon-on-insulator structures and silicon microcrystals fabrication through the development of new approaches and structural and technological methods for the formation of functional properties of devices. The developed sensing element of accelerometer made it possible to implement as a discrete device or an element of integrated nanoelectromechanical system based on silicon-on-insulator structure, which provides the displacement with precision of 200 nm. Based on the multipurpose use of silicon microcrystals and silicon-on-insulator structures, the discrete solid state elements (inductive, capacitive elements) and combined elements (oscillatory circuits) implemented by positioning technologies were developed. The design of the oscillatory circuit provides a combination of elements consisting of silicon whisker with a dopant concentration corresponding to the dielectric side of metal-insulator transition and polycrystalline silicon in SOI structures.Item Методи та програмно-апаратні засоби опрацювання сигналів з поліпараметричною інформаційною ентропією(Тернопільський національний економічний університет, 2015) Мельничук, Степан ІвановичУ дисертації започатковано нові та розвинуто уже відомі теоретичні і методологічні засади в області створення нових ефективних технологій опрацювання сигналів у комп’ютерних системах, зокрема компонентах первинного перетворення інформації, цифрових компонентах реалізації обміну даними а також ідентифікації та діагностування у інформаційно-вимірювальних системах. Запропоновано методи опрацювання широкосмугових вимірювальних сигналів зі змінною інформаційною ентропією, що формуються в наслідок взаємодії контрольованого середовища і формувача випадкових сигналів за яким ентропія використовується як опосередкований параметр величини витрати; методи формування та опрацювання широкосмугових сигналів, які ґрунтуються на маніпуляції реалізаціями випадкового процесу значення інформаційної ентропії амплітуд якого поставлено у відповідність до інформаційних символів бінарного повідомлення; проекційний метод ідентифікації об’єктів, за якими побудова проекцій здійснюється шляхом статистичного оцінювання значень варіативної інформаційної ентропії фрагментів матриць їх представлень а також метод опрацювання діагностичних сигналів, що ґрунтується на використанні імовірнісних представлень послідовних фрагментів їх амплітуд для формування векторів інформативних ознак з подальшим кореляційним опрацюванням. Моделювання в обчислювальному експерименті, експериментальні дослідження та практичне впровадження розроблених цифрових засобів та алгоритмічно-програмних рішень підтвердили адекватність запропонованих підходів та ефективність розроблених методів. The thesis launched new and advanced already known theoretical and methodological principles in the development of new efficient technologies for signal processing in computer systems, including primary components data convert, digital data exchange communications components implementation and identification and diagnosis of information and measurement systems. In the study, methods of implementation gas flow meters proposed to use additional measurement information sources, random fluctuations of variable amplitude information entropy, which are generated by the measuring environment, including, at a flow generator and broadband measurement signals. This processing method insensitivity to zero drift signal amplitudes of the primary device. Investigated the frequency spectrum measurement signals and set the frequency spectrum band information flow noise of the medium, which are characterized by maximum entropy dependent changes in estimates of the value of the current signal flow that allowed to realize the optimization procedure processing measurement data limited the relevant portions of the spectrum. In order to create information-measuring system flow of gaseous media for standard calibration facilities developed appropriate structural solutions, algorithms and software. The analysis of existing information transfer methods possible to propose alternative approaches to the formation and digital processing of wideband signals in the data paths. In particular character representation of the information entropy values posts random signals when creating a statistical estimation and entropy values during processing, creates a number of advantages: efficient use of the frequency band of the data channel, simplifying the hardware and software, provide adequate immunity at low signal / noise ratios. First obtained characteristics of the developed method, which found an increase in speed signal processing, increased noise immunity at the same time complexity of computer systems and communication, as well as uniformly bandwidth usage compared to conventional correlation methods. Developed and structural concepts of digital imaging devices and processing of broadband signals with manipulated information entropy based on universal chip microcomputer. The investigation and analysis of digital signal processing techniques in computer systems, traditionally, allocating the informative part of the signal is realized on the basis of statistical methods, spectral and correlation analysis. Consider effective correlation methods, but they do not work for signals that do not have acceptable correlation properties. Digital processing system based on the analysis of amplitude, frequency, phase, etc. signals characteristics require significant computational costs and allow us to estimate the characteristics of the overall signal. Proposed the use of new additional signal parameters, in particular, estimates of the information entropy. Developed projection methods for identifying objects on which to build projections realized by statistical estimation of the information entropy values pieces of binary matrices their representations, the processing method of diagnostic signals, based on the use of probabilistic representations of sequential fragments of their amplitudes. This approach yields a number of significant advantages, including: low dependence on the signal strength, insensitivity to zero drift amplitude of the primary device, simplifying the hardware and software. Modeling in computational experiments, experimental research and practical application of the developed digital tools and algorithmic software solutions confirmed the adequacy of the proposed approaches and the effectiveness of the developed methods. В диссертации предложено новые и развитого уже известные теоретические и методологические основы в области создания новых эффективных технологий обработки сигналов в компьютерных системах, в частности компонентах первичного преобразования информации, цифровых коммуникационных компонентах реализации обмена данными а также идентификации и диагностики в информационно-измерительных системах. Предложены методы обработки широкополосных измерительных сигналов с переменной информационной энтропией, что формируются в результате взаимодействия контролируемой среды и формирователя сигналов по которому энтропия используется как параметр расхода; методы формирования и обработки широкополосных сигналов, основанные на манипуляции реализациями случайного процесса значение информационной энтропии которого поставлены в соответствие с символов бинарного сообщения; проекционный метод идентификации объектов, по которым построение проекций осуществляется путем статистического оценивания значений вариативной информационной энтропии фрагментов матриц их представлений а также метод обработки диагностических сигналов, основанный на использовании вероятностных представлений последовательных фрагментов их амплитуд для формирования векторов информативных признаков с последующим корреляционной обработкой. Моделирование в вычислительном эксперименте, экспериментальные исследования и практическое внедрение разработанных цифровых средств и алгоритмически-программных решений подтвердили адекватность предложенных подходов и эффективность разработанных методов.Item Імпедансні та магнетні характеристики ниткоподібних кристалів кремнію в околі переходу метал – діелектрик для створення приладів(Національний університет "Львівська політехніка", 2014) Корецький, Роман МиколайовичДисертація присвячена дослідженню імпедансних та магнетних характеристик ниткоподібних кристалів Si з концентрацією легуючої домішки в околі переходу метал – діелектрик, вивченню зміни їх від ступеня легування, а також дослідженню властивостей для розширення існуючих уявлень про фізичну природу багатьох процесів у твердих тілах, що дало можливість розробити концепцію створення нових сучасних приладів із наперед заданими та прогнозованими характеристиками. Наведено результати досліджень електрофізичних, імпедансних та магнетних властивостей ниткоподібних кристалів Si. Встановлено, що характер реактивної складової імпедансу НК кремнію суттєво залежить від ступеня наближення до ПМД. Зокрема, в області низьких температур 4,2÷20 К у зразках з напівпровідниковим характером електропровідності виявлений ємнісний, а у зразках з металевим характером електропровідності – індуктивний характер імпедансу. На частотні характеристики дія одновісної деформації стиску при низьких температурах сприяє розширенню температурної області в якій спостерігається імпеданс ємнісного характеру в зразках з концентрацією легуючої домішки з діелектричного боку ПМД. Виявлені особливості дозволили запропонувати реактивні (ємнісні та індуктивні) елементи твердотільної електроніки працездатні за низьких температур. Запропоновано удосконалену модель створення сенсорів деформації на основі виявленого гігантського тензорезистивного ефекту на змінному струмі в зразках НК Si р-типу провідності за низьких температур. Диссертация посвящена исследованию импедансных и магнитных характеристик нитевидных кристаллов Si с концентрацией легирующей примеси в окрестности перехода металл - диэлектрик, изучению изменения их от степени легирования, а также исследованию свойств для расширения существующих представлений о физической природе многих процессов в твердых телах, что дало возможность разработать концепцию создание новых современных приборов с заданными и прогнозируемыми характеристиками. Приведены результаты исследований электрофизических, импедансных и магнитных свойств нитевидных кристаллов Si. Установлено, что характер реактивной составляющей импеданса НК кремния существенно зависит от степени приближения к ПМД. В частности, в области низких температур 4,2÷20 К в образцах с полупроводниковым характером электропроводности обнаружен емкостной, а в образцах с металлическим характером электропроводности - индуктивный характер импеданса. На частотные характеристики действие одноосной деформации сжатия при низких температурах способствует расширению температурной области в которой наблюдается сопротивление емкостного характера в образцах с концентрацией легирующей примеси с диэлектрической стороны ПМД. Обнаружены особенности позволили предложить реактивные (емкостные и индуктивные) элементы твердотельной электроники работоспособны при низких температурах. При криогенных температур исследовано магнитное сопротивления НК Si р- типа проводимости с удельным опорами ρ300K=0,009 ÷ 0,02 Ом·см, что соответствует концентрации примеси бора как из металлической, так и диэлектрической стороны ПМД. Установлено, что характер магнетосопротивления в НК Si р-типа проводимости определяется механизмом проводимости, который реализуется в образцах в зависимости от концентрации легирующей примеси и температуры измерения. В частности, впервые установлено появление ВМО в поперечном магнитных поле в легированных НК Si с концентрацией легирующей примеси, соответствующего переходу металл-диэлектрик. Виявлено, что для данных образцов наблюдаются различия в зависимостей магнетосопротивления в магнитном поле, сделано предположение, что характер температурных зависимостей сопротивления и магнетосопротивления НК Si с концентрацией легирующей примеси, соответствующего переходу металл-диэлектрик, в интервале низких температур определяется действием эффекта Кондо, связанного с рассеянием носителей заряда на носителях заряда с противоположными спинами, локализованных на примесях. Из анализа полученных данных как температурной зависимости электропроводности, так и магнетосопротивления для одних и тех же НК Si следует, что при низких температурах (4,2 ÷ 20) К доминирует проводимость, обусловленная прыжками носителей заряда по локализованных состояниях (прыжковая проводимость с переменной длиной прыжка ). На основе данных зависимостей рассчитаны характеристики электронной подсистемы: плотность локализованных состояний, которая равна NЕ(F) = 8,46 1017 эВ см-3 и радиус локализации носителей заряда – 8,6 нм, а параметры прыжковой проводимости, в частности значение энергии активации : ε2 = 2,3 мэВ и длину прыжка R = 8,0 нм. Предложена усовершенствованная модель создания сенсоров деформации на основе обнаруженного гигантского тензорезистивного эффекта на переменном токе в образцах НК Si р- типа проводимости при низких температурах. This research focuses on impedance and magnetic characteristics of Si whiskers with dopant concentration in the vicinity of the metal - insulator transition , the study of changes in the degree of doping , and the study of the properties for the expansion of existing ideas about the physical nature of many processes in solids, which made it possible to develop a concept creation of modern devices with predetermined and predictable characteristics. The results of research of electro, impedance and magnetic properties of whiskers Si.It was established that the nature of the reactive component of impedance silicon whisker strongly depends on the degree of approximation to the MIT. In particular, at low temperatures 4,2÷20 K in samples with a semiconductor capacitive nature of conductivity is found, and in samples with metallic conductivity character - character inductive impedance. On the frequency response performance uniaxial compressive deformation at low temperatures enhances the temperature region in which there is a capacitive impedance in samples with dopant concentration of the dielectric side of MIT. The features allowed to offer reactive (capacitive and inductive) elements of solid-state electronics are efficient at low temperatures. An improved model of the formation of strain sensors based on the detected giant tensoresistive effect on the AC in the samples Si p-type conductivity at low temperatures.Item Отримання та характеристики ниткоподібних мікро- і нанокристалів Si та твердих розчинів Si1-xGex для приладних застосувань(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Нічкало, Степан ІгоровичДисертація присвячена дослідженню технологічних умов вирощування ниткоподібних мікро- і нанокристалів Si та твердих розчинів Si1-xGex, вивченню кінетики їх утворення, а також дослідженню властивостей для розширення існуючих уявлень про фізичну природу багатьох процесів у твердих тілах, що дало можливість розробити концепцію створення нових сучасних приладів із наперед заданими та прогнозованими характеристиками. Наведено результати досліджень електрофізичних, термо- та фотоелектричних властивостей ниткоподібних мікро- і нанокристалів Si та твердих розчинів Si1-xGex. Встановлено, що температурна залежність опору і польова залежність магнетоопору НК Si1-xGex (d=200 нм) та Si (d=5 мкм) лінійні в інтервалі 4,2–77 К, а відносна зміна опору для зразків НК Si1-xGex (d=200 нм) становила 250 % за індукції магнетного поля 14 Тл і температури 4,2 К, що дозволило розробити на їх основі сенсор одночасного вимірювання індукції магнетного поля та температури. Встановлено, що термоелектричні характеристики субмікронних НК твердого розчину Si1-xGex відрізняються від характеристик масивного матеріалу, що пов’язано з нанопористою оболонкою кристалів. Розроблено сенсор температури та різниці температур для інтервалу 4,2–77 К на основі НК Si1-xGex, які володіють покращеними характеристиками завдяки прояву розмірної залежності коефіцієнта термоЕРС. Запропоновано удосконалену модель фотоелектричного перетворювача з використанням антивідбивної поверхні у вигляді ансамблів нанодротин кремнію. Диссертация посвящена исследованию технологических условий выращивания нитевидных микро- и нанокристаллов Si и твёрдых растворов Si1-xGex, изучению кинетики их образования, а также исследованию свойств для расширения существующих представлений о физической природе многих процессов в твердых телах, что позволило разработать концепцию создания новых современных приборов с заданными и прогнозируемыми характеристиками. Приведены результаты исследований электрофизических, термо-и фотоэлектрических свойств нитевидных микро-и нанокристаллов Si и твёрдых растворов Si1-xGex. В результате проведенных ростовых экспериментов в открытой и закрытой системах получены ансамбли нанонитей Si со средним диаметром 200 нм. Показано, что на первой стадии процесса выращивания методом химического парового осаждения поверхность кремниевой подложки покрывается поликристаллическим буферным слоем, который является источником высокого локального пресыщение в участках образования нанокристаллов. На основе моделирования аксиального роста нитевидных кристаллов определен их критический диаметр (45 нм). Установлено, что температурная зависимость сопротивления и зависимость магнетосопротивления от магнитного поля НК Si1-xGex (d=200 нм) и Si (d=5 мкм) имеет линейный характер в интервале 4,2–77 К, а относительное изменение сопротивления НК Si1-xGex (d=200 нм) составляло 250% при индукции магнитного поля 14 Тл, что позволило разработать на их основе сенсор для одновременного измерения индукции магнитного поля и температуры. Установлено, что термоэлектрические характеристики субмикронных НК твёрдого раствора Si1-xGex отличаются от характеристик массивного материала, что проявляется в росте эффекта фононного увлечения носителей заряда. Причиной является деформация кристаллического ядра НК вследствии рассогласования параметров решетки ядра и нанопористой оболочки кристалла, что привело к увеличению коэффициента термоЭДС и обусловило смещение его максимального значения в сторону более высоких температур. Это позволило разработать сенсор температуры и разности температур для интервала 4,2–77 К, где в качестве чувствительных элементов использовали НК Si1-xGex диаметром 20 мкм, обладающих улучшенными характеристиками благодаря проявлению размерной зависимости коэффициента термоЕРС. Предложена усовершенствованная модель фотоэлектрического преобразователя с использованием антиотражающей поверхности в виде ансамблей нанокристаллов кремния. The thesis is devoted to research of technological growing conditions of Si, Si1-xGex solid solution micro- and nanowires, study of the kinetics of their formation and study of the their properties for the expansion of existing ideas about the physical nature of many processes in solids, making it possible to develop a concept for a new modern devices with predetermined and predictable characteristics. The research results of studying their electrophysical, thermal and photovoltaic properties of micro-and nanocrystals of Si, Si1-xGex solid solution micro- and nanowires are presented. It was found that the dependence of magnetoresistance on magnetic field for Si1-xGex nanowires (d=200 nm) and Si (d=5 mm) possesses the linear character, and the relative change in resistance for Si1-xGex nanowires samples was 250 % at magnetic 14 T and temperature 4,2 K. The concept of making sensors on the basis of Si1-хGeх nanowhiskers detecting simultaneously magnetic field and temperature has been proposed. It was found that the thermoelectric properties of submicron wires differs from that of bulk crustals due to the presence of nanoporous shell in crystals. In particular, the decreased scattering of charge carriers by phonons and the enhanced phonon drag effect in whiskers is caused by interface tension between crystalline core and nanoporous shell and the shifting maximum value of thermopower on its temperature dependence towards higher temperatures confirmed previous thought. These results allowed to design thermoelectric sensor operating at 4,2–77 K, which have improved characteristics due to size dependenced thermopower coefficient. An improved model of the photoelectric converter using antireflective coating in the form of Si nanowires array is proposed.