Монографії
Magnetic and spintronic materials are ubiquitous in modern technological applications, e.g. in electric motors, power generators, sensors and actuators, not to mention information storage and processing. Medical technology has also greatly benefited from magnetic materials – especially magnetic nanoparticles – for therapy and diagnostics methods.
All of the above-mentioned applications rely on the properties of the materials used. These properties in turn depend on intrinsic and extrinsic material parameters. The former are related to the actual elements used and their properties, e.g. atomic magnetic moment and exchange interaction between atoms; the latter are related to the structural and microstructural properties of the materials used, e.g. their crystal structure, grain size, and grain boundary phases.
Focusing on state-of-the-art magnetic and spintronic materials, this book will introduce readers to a range of related topics in Physics and Materials Science. Phenomena and processes at the nanoscale are of particular importance in this context; accordingly, much of the book addresses such topics.
Васильєв М.О., Волошко С.М., Яценко Л.Ф. Модифікація поверхні титанового сплаву ВТ6: ультразвук, лазер, Riga: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2019. – 253 с.
Сидоренко С.І., Васильєв М.А. Модифікація металевих поверхонь йонним опроміненням: Структура та фізико-хімічні властивості, Riga: LAP Lambert Academic Publishing, 2019. – 242 с.
Ю.Н. Макогон, Р.А. Шкарбань, С.И. Сидоренко Наноразмерные термоэлектрические пленки на основе скуттерудита CoSb3 — LAP LAMBERT Academic Publishing. – 2019. – 169 c.
Рассмотрены закономерности термостимулированного формирования фазового состава и структуры пленок на основе скуттерудита CoSb3 – как перспективного материала для обеспечения автономным питанием маломощных электронных устройств и при создании холодильников в элементной базе наноразмерного диапазона для компьютерной техники и инфракрасных датчиков.
Представлены закономерности влияния температуры подложки и физико-технологических параметров термической обработки (температура, продолжительность, среда: вакуум и атмосфера азота) на фазовый состав, структуру, уровень механических напряжений и термоэлектрические свойства пленок CoSbх (30 нм) (1,8≤х≤4,2) (65-81 ат.% Sb).
Развито представление о механизмах влияния фактора нанорозмерности на коэффициент термоэлектрической эффективности пленок Co-Sb за счет повышенной структурной дефектности, обусловленной появлением пор, уменьшением размера зерен при термической обработке и увеличенной протяженности межзеренных границ в результате термически активированных процессов диффузионного фазообразования, а также сублимации атомов сурьмы.
Монография может быть полезна для ученых, работающих в области физики твердого тела и физического материаловедения, а также для студентов, аспирантов и соискателей научных степеней различных материаловедческих специальностей.
Владимирський І.А., Макогон Ю.М., Сидоренко С.І. Дифузійне формування нанорозмірних матеріалів на основі FePt – Київ: Наукова думка, 2017 – 342 c.
Розглянуто закономірності дифузійного формування структури і фазового складу нанорозмірних плівкових шаруватих композицій на основі сплаву FePt, шарів Pt та Fe – як перспективних матеріалів для використання в якості носіів магнітного запису майбутнього покоління з надвисокими щільністю і стабільністю зберігання даних – при їх термічній обробці у вакуумі і захисних атмосферах та при додатковому легуванні. Представлено закономірності впливу фізико-технологічних параметрів термічної обробки, кристалохімічних властивостей підкладинок, введення в шаруваті композиції додаткових проміжних шарів – на дифузійне формування структурно-концентраційних і концентраційно-фазових неоднорідностей та станів, нетипових для масивних матеріалів, на характеристики поверхні та на магнітні властивості тонкоплівкових матеріалів. Запропоновано модельні уявлення про процеси низькотемпературних твердотільних перетворень в шаруватих нанорозмірних структурах Pt/Fe i Pt/x/Fe (де х – це метал додаткового проміжного шару), зумовлених домінуванням зерно граничного механізму дифузії.
Монографія може представляти інтерес для вчених, що працюють в галузі фізики твердого тіла та фізичного матеріалознавства, для студентів і аспірантів фізичних та інженерних спеціальностей вищих закладів освіти. Монографія підготовлена в рамках виконання держбюджетної теми №2811-ф “Формування градієнтних станів в наношарових металевих плівкових композиціях через процеси на зовнішній поверхні”, яка фінансується МОН України в 2015 –17 роках.
S.I. Sidorenko, S.M. Voloshko, S.О. Zamulko, А.І. Oleshkevych Diffusion and interfaces stability in thin film metallic contacts, 2014
Experimental
data and results of computer simulations obtained by authors on
diffusion processes in thin metal films of complex composition are
presented. Theoretical ideas developed in past years that touch upon
regularities of the diffusion processes development in multilayer
metallic contacts, in particular, at outer and inner interfaces are
discussed. It is emphasized on special physical and materials science
effects, caused by the influence of a nanoscale factor. Possibilities of
advanced physical methods of the diffusion processes investigation such
as Rutherford Backscattering Spectroscopy, Mass-Spectrometry of
Secondary Neutrals, Auger Electron Spectroscopy, Atomic Force Microscopy
and etc. have been demonstrated.
For scientific and technical workers in the field of material science and solid state physics, for students and PhD students of physical and engineering specialties of the University.
Сидоренко С.І., Іващенко Є.В., Франчік Н.В. Комбінована лазерна та хімікотермічна обробка сплавів заліза в реакційних насичувальних середовищах – Київ: Наукова думка, 2013.
С.І. Сидоренко, М.О. Васильєв, С.М. Волошко. Дифузія в металевих плівках з мікро – та нанорозмірною структурою, 2011.
Розглядаються закономірності дифузійних процесів в багатошарових металевих плівках, зокрема, – у поверхневих шарах і на границях розділу, в температурній області, яка відповідає технологічним операціям промислового виробництва плівкових структур та умовам їх подальшої експлуатації; акцентується увага на специфічних фізико-матеріалознавчих ефектах, обумовлених впливом фактору нанорозмірності.
Проведено узагальнення більше 200 оригінальних літературних джерел, серед яких – класичні роботи таких відомих фахівців в галузі тонкоплівкового матеріалознавства як R. Balluffi, J. Blakely, M. Poate, K.-N. Tu, J.W. Mayer, P.M. Hall, J.M. Morabito, I. Kaur, W. Gust G.A., H.G. Haas, M.R. Pinnel, H. Lefakis, D. Gupta, J. Unnam, J. Carpenter, C. Houska, J. Hwang, J. Ballufi, M. Wuttig, H. Birnbaum, H. Letfakis, Chang Chin-An, A. Wagendristel, M. Nicolet. Представлені також експериментальні дані, результати комп’ютерного моделювання та теоретичні уявлення, розвинуті авторами протягом багаторічних досліджень дифузійних процесів в тонких металевих шарах складного складу.
З точки зору аналізу дифузійних процесів в мікро-, субмікро- та нанорозмірних металевих плівках продемонстровані можливості сучасних високороздільних методів дослідження.
Для науково-технічних працівників у галузі матеріалознавства і фізики твердого тіла, для студентів та аспірантів фізичних і інженерних спеціальностей університетів.
Сидоренко С.І., Макогон Ю.М., Павлова О.П. Тонкоплівкові силіциди. Фактор нанорозмірності.- Київ: Наукова думка, 2011. – 389 с.
Розглядаються актуальні питання плівкового матеріалознавства, пов’язані з подальшою мініатюризацією мікроприладів і переходом до нанотехнологій завдяки створенню нових силіцидних матеріалів, що задовольняють вимогам нанотехнологій.
Розглянуті закономірності процесів дифузійного формування стабільних нанорозмірних плівок силіцидів перехідних металів Co, Mn, Ni, Ta, Ti, Pt на монокристалічному кремнії. Представлено особливості формування шарів силіцидів перехідних металів під час термічної обробки в умовах високого (не нижче 10-3 Па) і надвисокого (не нижче 10-8 Па) вакууму, що визначається впливом фактору нанорозмірності.
Показано, що формування силіцидних фаз в шарах нанометрових товщин відбувається в інших послідовностях, ніж це передбачається діаграмою фазових рівноваг для масивних матеріалів, і в інших температурних інтервалах, ніж в шарах субмікронного діапазону товщин. Ключовим для формування фізичних основ промислово-перспективних силіцидних нанотехнологій є те, що контрольованість процесу отримання необхідної силіцидної фази та відтворюваність властивостей забезпечується введенням між шаром металу та підкладкою (монокристалом кремнію) особливих зон, прошарків різного типу – дифузійно-контролюючих шарів (ДКШ), які виконують різну, але в усіх випадках – регулюючу роль в розвитку процесів дифузійного фазоутворення. ДКШ можуть уповільнювати і прискорювати дифузійні процеси, змінювати кінетику росту силіцидної плівки, стабілізувати потрібні для технології силіцидні фази, запобігати утворенню неоптимальних за властивостями метастабільних фаз, сприяти формуванню стабільних фаз.
Охарактеризовано фізичні основи промислово-перспективних технологій виготовлення нанорозмірних епітаксійних CoSi2 та Mn4Si7, стабільних полікристалічних NiSi плівок та інших нанорозмірних плівок силіцидів перехідних металів Ti, Ta, Pt на монокристалічному кремнії з регульованою термостабільністю та питомим електроопором.
Монографія може представляти інтерес для вчених та науково-технічних працівників, що працюють в області матеріалознавства нанокристалічних матеріалів, а також студентів і аспірантів фізичних і інженерних спеціальностей університетів.
С.І. Сидоренко, С.М. Волошко, Ю.М. Макогон, Актуальні проблеми тонкоплівкового металознавства, 2009
Розглядаються актуальні питання тонкоплівкового металознавства, присвячені сучасним уявленням про формування тонкоплівкових структур складного складу, про процеси у вакуумно конденсованих металевих матеріалах, які контролюються дифузією, про роль фактора нанорозмірності.
Показано, що основні закономірності процесів, такі як багатостадійність дифузії в плоскошарових тонкоплівкових системах, визначальна роль процесів на зовнішній поверхні в розвитку дифузійного фазоутворення в об’ємі, вплив домішок, стабілізуючий фазовий склад, кінетична стійкість термодинамічно нерівноважних фаз, нетипових для масивного стану мають загальний характер.
Викладено тенденції розвитку тонкоплівкового металознавства та високих технологій, актуальні наукові і технічні завдання.
Уявлення про сучасне тонкоплівкове металознавство розвиваються в рамках концептуального підходу до тонких металевих плівок як до матеріалів, які характеризуються рядом граничних (критичних) параметрів і станів, що виникають за умов екстремальних дій – граничних значень термодинамічних і кінетичних факторів, і ще істотнішим чином відхиляються від рівноважних, ніж стани, які можуть бути досягнуті у вихідних масивних матеріалах, або які в принципі в масивних матеріалах не можуть виникнути чи не можуть бути реалізовані.
Для науково-технічних працівників, які працюють у галузі матеріалознавства і фізики твердого тіла, а також для студентів та аспірантів фізичних і інженерних спеціальностей університетів.
Сидоренко С.И., Березовская Л.М., Волошко С.М., Математическое моделирование процессов диффузии, 2007
Предложенное научное издание представляет собой обобщение результатов многолетних исследований авторов, выполненных на кафедре физики металлов Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт».
Основное содержание монографии — аналитические методы решения краевых и начально-краевых задач стационарной и нестационарной диффузии. Авторы поставили цель систематизировать не только традиционные решения задач диффузии, но и приближенные методы, в том числе разработанные в последнее время на кафедре физики металлов приближенные методы решения задач диффузии в областях с подвижными границами, когда закон движения заранее не известен (раздел IX).
Методы решения краевых и начально-краевых задач диффузии, изложенные в разделе II, и далее применяются для нахождения решений основных задач диффузии в неограниченном или полуограниченном (III), плоском (IV), сферическом (V) и цилиндрическом (VI) объёмах.
Кроме линейных задач диффузии, в разделе VII проведены исследования начально-краевых задач для квазилинейного уравнения диффузии. Представлены методы линеаризации уравнения с помощью преобразования зависимых переменных (преобразование Кирхгофа) и его упрощения за счет введения новых переменных (преобразование Больцмана). Введено понятие об автомодельных решениях и представлены методы определения коэффициента взаимной диффузии.
Изложенные методы решения задач диффузии проиллюстрированы многочисленными примерами. В Приложениях представлен справочный материал по различным вопросам математики, который может быть полезен при решении диффузионных задач, и таблицы преобразования Лапласа.
Разделы монографии используются авторами при изложении курсов «Теория тепло- и массопереноса в материалах», «Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах», «Теория диффузии в твердых телах», «Компьютерное моделирование процессов тепло- и массопереноса в материалах», «Информационные технологии решения физико-технических задач» для студентов специальности «физическое материаловедение» на инженерно-физическом факультете НТУУ «КПИ».
Монография может представлять интерес для специалистов, работающих как в области материаловедения, так и в области математического моделирования процессов переноса в твердых телах. Монография предназначена также для студентов и аспирантов, специализирующихся в области материаловедения.
Sidorenko S.I., A. A. Kikineshi., D. Веке. Material Science of Nanostructures. – Kyiv: Naukova dumka, 2002. – 328 с.
During the last two decades, research on nanostructured materials has developed into a large interdisciplinary field in materials science. This field continues to attract the attention of scientists world wide, as was witnessed at the number of International Conferences, such as NANO’98, NANO’5 in 1998, NANO’2000 and many others. While the focus of these meetings was on fundamental studies, a number of papers were presented of possible technical applications, first of all in chemistry and electronics. A lot of fundamental and applied problems are also related to the nanodimensions in biology, medicine, sensing, information technologies. The materials science of nanostructures is now on the top of modern science and technology. The difference between nanoscience and nanotechnology may be considered: nanotechnology means practical engineering, which can not be realised without general understanding of physical and chemical processes in nanostructures as well as without corresponding tools and methods. It seems reasonable to extend the definition of nanostructured materials and include not only nanocrystalline and nanophase materials, but also artificial two- or three-dimensional structures: multilayers, superlattices, quantum dots and self-organised arrays, made of inorganic or organic materials. The most striking feature of these materials is that their physical and chemical properties differ significantly from those of the bulk solids. The reasons for this behaviour can be reduced to two basic phenomena: (i) the high dispersity, i.e. the number of atoms at the surfaces or interfaces is comparable to the number of those in the volume of grains, wires or layers, (ii) the de Broglie wavelength of electrons (and holes) becomes comparable to the structural element size (particle diameter, layer thickness). Thus the operated geometry at nanometer-scale becomes a powerful tool for tailoring material properties and provides a basis for new applications in the variety of science and technology fields.
Besides fundamental approach to the thermodynamics of phase separation* transitions in the systems with nano-dimension particles (crystallization, amortization) their electron structure and optical, electrophysical properties and the problems of fabrication, characterisation and application are usually analysed in papers or reviewed in the books [1 -5].The problems of stability are extremely important for nanostructures, which are usually in a metastable state and can be less or more easily driven towards the most stable state at the given conditions or transformed to the intermixed, homogeneous state of the complex material. Diffusion (interdiffusion) is one of the most important effect, which accompanies or limits this transformation. We shall adhere to these main topics in our book, using results known in scientific publications as well as up-today results of experimental researches performed at the laboratories of the National University Kyevska Polytechnika, of the Uzhgorod National University, and the Debrecen University, where authors work. These researches were partially supported by the Ukrainian- Hungarian co-operation Grant, as well as by Domus Hungarica and other bilateral scientific co-operation agreements.
This book will be useful for students, teachers and scientists, which are interested in new aspects of the materials science and technology, as well as for engineers, who want to get an insight into the basis of the rapidly growing industry of nanostructured materials and nanotechnology.
Сидоренко С.І., Березовський А.А., Волошко С.М., Нелінійні задачі масопереносу, 2002
Розглядається цілий ряд задач масопереносу в новій – більш складній – постановці, заснованій на уявленнях про можливі механізми процесів дифузійного фазоутворення у твердих тілах.
Запропоновані методи розв’язання нелінійних крайових задач масопереносу, задач з вільними границями, нелокальних задач для нелінійних еволюційних рівнянь масопереносу, а також для систем таких рівнянь, і на їхній основі одержані аналітичні вирази для визначення параметрів дифузії за експериментальними даними.
Створено алгоритми для чисельного розв’язку поставлених дифузійних задач, наведено результати комп’ютерних експериментів.
Більшість із представлених у монографії нелінійних задач масопереносу дотепер у загальному видгляді не досліджувалась й у цьому плані дана монографія може розглядатися як перша і за постановкою задач, і за розвитком підходів до їхнього вирішення.
Дуже важливим, на погляд авторів, є те, що отримані рішення «працюють»: одна з глав монографії присвячена розгляду використання отриманих рішень нелінійних задач масопереносу в матеріалознавстві тонких шарів, наприклад, при моделюванні концентраційних профілів за даними експериментальних вимірів, при розрахунку коефіцієнтів дифузії за «кінетичними кривими поверхневої концентрації» і ін.
Розв’язки ряду задач у новій постановці, наведені в монографії, можуть бути рекомендовані для використання при дослідженні дифузії і реакцій у нанокристалічних матеріалах. Розв’язки, отримані в рамках моделей плоскошарових дифузійних середовищ (дифузія і реакції на границі двох шарів), відносяться до практичних випадків епітаксійних (монокристалічних) плівкових наноструктур, коли переважним є механізм дифузії по гратці. Розв’язки, отримані в рамках моделей зародження і росту часток нової фази, рост плоских включень у шарі, сферичних включень у сфері, циліндричних включень у циліндрі, відносяться до практичних випадків формування гетерогенних нанофазных структур.
Монографія являє собою узагальнення результатів багаторічних досліджень авторів, виконаних на кафедрі фізики металів Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» і в лабораторії нелінійних крайових задач Інституту математики НАН України і може становити інтерес для фахівців, що працюють як в області матеріалознавства, так і в області математичного моделювання процесів переносу в конденсованих середовищах. Монографія призначена також для студентів і аспірантів, що спеціалізуються в області матеріалознавства.
Розділи монографії використовуються авторами та іншими викладачами кафедри фізики металів при викладанні курсів «Теорія тепло- і масопереносу в матеріалах», «Термодинаміка і кінетика дифузії у твердих тілах», «Структура і властивості матеріалів у рідкому, аморфному і кристалічному станах» , «Основи легування сталей і спеціальні сплави», «Невпорядковані системи», «Методи високоенергетичної обробки матеріалів», «Фазові перетворення в сплавах на основі заліза», «Матеріалознавство металевих покриттів і плівок» для студентів спеціальностей «фізичне матеріалознавство», «комп’ютерні методи в матеріалознавстві», «композиційні і порошкові матеріали, покриття», «металознавство», «ливарне виробництво чорних і кольорових металів» на інженерно-фізичному факультеті НТУУ «КПІ».
C.І. Сидоренко, В.Д. Кузнєцов, В.Н. Пащенко, Матеріалознавчі основи інженерії поверхні, 2001
Надана характеристика газотермічних і вакуумно-конденсаційних методів керування властивостями поверхні, розглянуті матеріалознавчі основи створення покриттів, особлива увага приділена процесам енергетичної взаємодії при формуванні структур. Розглянуті також фізичні ефекти, що пов¢язані з впливом процесів на зовнішній поверхні на розвіток дифузійного масопереносу в об’ємі матеріалу тонких шарів.
Книга становить інтерес для тих, хто працює в галузі інженерії поверхні, а також матеріалознавства тонких шарів.
Сидоренко С.І., Макогон Ю.М., Волошко С.М., Матеріалознавство тонкоплівкових наностурктур. Дифузія і реакції, 2000
Розглядаються питання щодо формування тонкоплівкових наноструктур, процесів у них, які розвиваються при підвищених температурах, контролюються дифузією, відбуваються як твердотільні реакції.
До монографії включено аналіз більш як 200 публікацій відомих спеціалістів у галузі тонкоплівкого матеріалознавства, нанокристалічніх материалів.
Один з розділів присвячено загальній характеристиці наноструктурованих, у тому числі нанокристалічних матеріалів. Подано визначення та класифікації, які запропоновані різними науковими школами, охарактеризовано методи отримання нанокристалічних матеріалів, особливості їх структури та властивостей.
Два розділи присвячено дослідженням, які проводилися з середини 70-х років у Національному технічному університеті Украіни “Київський політехнічний інститут”: дифузія в тонкоплівкових наноструктурах та процеси фазоутворення, твердотільні реакції в системах “метал-кремній”. Незважаючи на те, що поданий у цих розділах матеріал відноситься, в основному, до результатів досліджень у тонкоплівкових наноструктурах на базі міді, ніобію, алюмінію та кремнію, основні закономірності – такі як, наприклад, роль зовнішньої поверхні в розвитку дифузійних процесів у об’ємі, стабілізуючий фазовий склад вплив домішок, термодинамічна нерівноважність поряд із стабільністю фаз, нетипових для масивного стану, – мають загальний характер.
Книга становить інтерес для тих, хто працює в галузі матеріалознавства нанокристалічних матеріалів.
Сидоренко С.І., Остафійчук Б.К., Мельник П.І. Дифузійні процеси та твердо фазні перетворення в металах i сплавах. – Івано-Франківськ: “Плай”, 1999. – 214 с.
Узагальнені результати досліджень впливу різних факторів на дифузійні процеси в металах і сплавах, розглянута роль твердофазних перетворень в дифузійних процесах на прикладах формування захисних покрить на залізі і його сплавах та спіканні порошкових матеріалів.
Для наукових, інженерно-технічних працівників і аспірантів в області фізики металів, металознавства, термічної і хіміко-термічної обробки металів.
Сидоренко С.І., Васильєв М.А., Белоус М.В. Іващенко Є.В., Холмська Г.Д. Будова рідких, аморфних та кристалічних матеріалів. – Миколаїв: Видавництво УДМТУ, 1999. – 286 с.
Електронний підручник створений на основі матеріалу лекційних курсів, які викладають автори для студентів матеріалознавчих спеціальностей в Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут”, а також у філії кафедри фізики металів в Інституті металофізики Національної академії наук України.
Матеріал підручника висвітлює сучасні уявлення про атомну структуру кристалічних, аморфних та рідких тіл, про природу їх фізичних властивостей. Електронний підручник на компакт-диску для самостійного вивчення предмету містить засоби тематичного та алфавітного пошуку інформації. Навчальна інформація доповнена кольоровою графікою, анімаціями явищ та процесів, що вивчаються.
Підручник призначений для широкого кола читачів (від учнів старших класів до аспірантів), що спеціалізуються в галузі фізики твердого тіла та фізичного матеріалознавства.
Sidorenko S.I., Vasilyev M.A. Diffusion and Surface Segregation (In English). – Київ: Міністерство освіти України, 1998. – 358 с.
Дана монографія – це огляд найбільш важливих досягнень в області дослідження поверхневих сегрегацій у бінарних сплавах і тонких плівках з точки зору дифузійних процесів. Перший розділ присвячений стислому огляду основних аналітичних методів, що застосовуються для дослідження структури та складу поверхні. В наступних шести розділах розглядається взаємозв’язок між фазовими перетвореннями порядок-безпорядок і термічно активованими процесами утворення сегрегацій в металевих сплавах, що упорядковуються; структурою і складом поверхневих шарів в упорядкованих композиціях; зміною структури і складу поверхні в неупорядкованих твердих розчинах, в яких при відпалі утворюються інтерметалічні фази; кінетикою утворення поверхневих сегрегацій і параметрами дифузії; обговорюються питання дифузії та сегрегаційні ефекти у деяких системах плівка-підкладка.
Монографія буде корисною дослідникам, які працюються у галузі матеріалознавства, дослідження поверхні, аспірантам та студентам, а також усім, хто бажає більш детально ознайомитися з процесами дифузії у твердих тілах.
Сидоренко С.І., Барабаш P.I. Сучасний рентгено-структурний аналіз реальних кристалів. – Київ: Наукова думка, 1997. – 306 с.
У монографії подано оригінальні сучасні теоретичні та експериментальні дифракційні методи дослідження дефектної структури кристалів, в тому числі розроблені авторами.
Вперше в доступній формі викладено сучасні методи рентгеноструктурного аналізу реальних кристалів, розвинені на основі теорії розсіювання.
Описано особливості розсіювання рентгенівських променів шарами субмікронних товщин складного складу – зі змінною по глибині і концентрації дефектів та атомів дифундуючої речовини, експериментальні методи визначення коефіцієнтів дифузії, розподілу концентрації, структурних перетворень у тонких шарах.
Для фахівців, що працюють у галузі фізики твердого тіла, фізичного матеріалознавства, студентів, аспірантів і викладачів вищих закладів освіти фізичного, інженерно-фізичного та матеріалознавчого профілів.
Сидоренко С.І., Волошко С.М. Матеріалознавство високотемпературних надпровідників. – Київ: Вища школа, 1995. – 207 с.
Високотемпературна надпровідність (ВТНП) – нова й перспективна галузь фізичного матеріалознавства.
Метою даної монографії є допомога матеріалознавцям зорієнтуватися у великому обсязі оригінальних досліджень, присвячених високотемпературних надпровідних матеріалів.
У монографії знайшли відображення найбільш важливі результати, що вважаються твердо встановленими – класифікація надпровідних матеріалів, дані про температури переходу до надпровідного стану для найбільш вивчених систем, характеристики кристалографічної структури і ряд інших.
Досить докладно розібрано дві групи фазових переходів у ВТНП: високотемпературні (600-1500 К), під якими розуміють переходи з тетрагональної до орторомібчної фази, і низькотемпературні (200-260 К), зв’язані з упорядкуванням розташування атомів кисню в кристалічних гратках ВТНП-матеріалу. Наведено різноманітні варіанти фазових діаграм, що відображають зміни фізичних властивостей ВТНП залежно від температури і концентрації кисню.
Наведено термодинамічні моделі для опису фізико-хімічних властивостей ВТНП залежно від розподілу кисню та його вакансій в кристалічних гратках ВТНП-матеріалу.
Оскільки насичування й збіднювання киснем систем, що виявляють ВТНП-властивості, контролюється дифузією, значну увагу приділено дослідженню процесів дифузії кисню в металоксидних надпровідниках. Проведено систематизацію літератруних даних про коефіцієнти дифузії кисню в керамічних та плівкових ВТНП залежно від температури, часу відпалу, парціального тиску кисню. Розглянуто різні теоретичні моделі для вивчення кінетики кисневого обміну газового середовища з керамікою ВТНП.
Корисною для матеріалознавців, що працюють в галузі ВТНП, є наведена в стислій формі характеристика основних фізичних властивостей ВТНП-матеріалів та їх зв’язок з фазовим складом і мікроструктурою.
Розібрано також питанння, пов’язані з впливом легування металами на фізичні й надпровідні властивості ВТНП.
Однією з найважливіших проблем ВТНП є одержання плівок високої якості, що значною мірою визначає терміни реального використання даного класу матеріалів. Тому в монографії висвітлено позитивні якості та недоліки існуючих методів синтезу плівок ВТНП з потрібною кристалографічною структурою, фізико-технологічні параметри процесу осаджування, режими термічної обробки, а також головні фактори впливу матеріалу підкладки на характеристики плівок.
При розгляді галузей можливого практичного застосування ВТНП автори вважали за необхідне особливо виділити нагальну потребу розробки стабільних контактів ВТНП-метал, які визначають надійність роботи приладів з ВТНП-елементами.
Як відомо, металічні плівки в контакті з ВТНП можна використовувати як підкладки, дифузійно-бар’єрні шари, антикорозійні покриття, бути складовою частиною джозефсонівських контактів і т.і. Дифузійні процеси відіграють суттєву роль і в цьому випадку: при формуванні структурно-концентраційних неоднорідностей на межах розділу ВТНП-метал. У монографії наведено детальний аналіз стану даного питання.
Узагальнено значний обсяг експериментальних даних про параметри дифузії, температуру й час початку розвитку дифузійних процесів, фазовий склад дифузійної зони, глибину проникнення металу у ВТНП-матеріал для цілого ряду систем ВТНП (кераміка, плівка, монокристал) – метал в широкому діапазоні температур.
Відомості, викладені в монографії, не претендують на повноту і завершеність, оскільки обсяг інформації в галузі матеріалознавства високотемпературних надпровідників продовжує невпинно зростати.