Лаборатория диагностики радиационных дефектов в твердотельных наноструктурах (ИФМ РАН)

Основана в 2021 году.
Заведующий лабораторией – Юнин Павел Андреевич (1989 г.р.), к.ф.-м.н., доцент ННГУ им. Н.И. Лобачевского.
В штате лаборатории 16 сотрудников, из которых 12 (75%) – исследователи в возрасте до 39 лет (включая студентов, занимающихся исследовательской работой), пять (31%) – студенты, не привлекавшиеся ранее к исследовательской работе.

В настоящий момент лаборатория ведёт работы по развитию методик диагностики радиационно-индуцированных изменений в твердотельных структурах и практическому применению методик для исследования радиационной-, фото- и термической стойкости различных микроструктур. Объекты применения разработанных методик: полупроводниковые гетероэпитаксиальные структуры, перспективные в качестве радиационно-стойких элементов компонентной базы наноэлектроники; многослойные рентгеновские зеркала для астрономии солнца и синхротронной оптики; перовскитные фотоабсорберы для применения в фотовольтаических элементах; пленки высокотемпературных полупроводников; магнитные наноструктуры; керамики, перспективные с точки зрения утилизации радиоактивных отходов. За год работы лаборатории опубликовано семь статей в российских и зарубежных рецензируемых журналах.

Сотрудники лаборатории имеют доступ к исследовательской и технологической инфраструктуре Института физики микроструктур – филиала ФИЦ ИПФ РАН, в частности, к оборудованию Центра коллективного пользования ИФМ РАН «Физика и технология микро- и наноструктур». В состав оборудования входят установки для диагностики структуры и состава твердотельных наноструктур, исследования их оптических и электрофизических характеристик. Вспомогательное технологическое оборудование позволяет проводить все работы, связанные с подготовкой наноструктур к измерениям (изготовление наноструктур, литография, напыление контактов, формирование топологии и др.). Проводятся совместные работы с Нижегородским государственным университетом им. Н.И. Лобачевского, НИИИС им. Ю.Е. Седакова, РФЯЦ ВНИИЭФ, ОИЯИ.

Основные результаты:

1. Разработана методика диагностики нарушенных слоёв в керамиках минералоподобных соединений перспективных для утилизации ядерных отходов, подвергнутых облучению высокоэнергетическими ионами. Проведена оценка и сравнение радиационной стойкости серий материалов.

2. Разработаны методики комплексного анализа микроструктурных свойств наноразмерных слоев Be и Mo в многослойных рентгеновских зеркалах Mo/Be и Be/Mo. Методики опробованы на исследованиях термического отжига зеркал и могут быть применены для диагностики их радиационной стойкости.

3. Было показано, что осаждение молекулярного слоя SubPzS3 на тыльную сторону подложки фотовольтаического элемента со слоем перовскитного фотоабсорбера может эффективно экранировать её от узкой части солнечного спектра в сине-зелёном диапазоне, что предотвращает фазу MAPbI3 от фотодеструкции с выделением паразитной фазы PbI2. Экранированные фотовольтаические элементы показывают большую временную стабильность слоя фотоабсорбера в условиях солнечного облучения, что может давать преимущество при их длительной эксплуатации.

4. Разработана методика комплексного анализа структур SOI, позволяющая делать оценки примесного состава и кристаллического качества слоёв, влияющие на радиационную стойкость структур и приборов на их основе. Проведены исследования совместно с НИИИС им. Ю.Е. Седакова для структур, подвергнутых радиационному воздействию. Сделаны выводы по возможностям улучшения радиационной стойкости изготавливаемых структур. Проведённые совместно с НИФТИ ННГУ работы позволили оптимизировать режимы ионной имплантации для формирования легированных областей в слоях SOI.

5. Совместно с НИФТИ ННГУ проведены исследования структурных свойств слоёв (Ga,Mn)As после импульсного лазерного отжига. Показано формирование и разложение фазы MnAs в слоях после импульсного лазерного отжига, изменение микроструктуры слоёв, которое критично влияет на их магнитные свойства.

6. Для НИФТИ ННГУ проведена диагностика структур с нанокристаллами Ga₂O₃, полученных методом ионной имплантации, зарегистрировано формирование нанокристаллов требуемой фазы оксида галлия.

Основные публикации:

1. V. Travkin, A. Koptyaev, M. Hamdoush, and G. Pakhomov. Molecular optical filtering in perovskite solar cells // Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 33 (2022) 7728–7737.
2. D.S. Korolev, K.S. Matyunina, A.A. Nikolskaya, R.N. Kriukov, A.V. Nezhdanov, A.I. Belov, A.N. Mikhaylov, A.A. Sushkov, D.A. Pavlov, P.A. Yunin, M.N. Drozdov, and D.I. Tetelbaum. Ion-Beam Synthesis of Gallium Oxide Nanocrystals in a SiO2/Si Dielectric Matrix // Nanomaterials, 12 (2022) 1840.
3. D.A. Mikhaylov, E.A. Potanina, A.V. Nokhrin, A.I. Orlova, P.A. Yunin, N.V. Sakharov, M.S. Boldin, O.A. Belkin, V.A. Skuratov, A.T. Issatov, V.N. Chuvil’deev, and N.Y. Tabachkova. Investigation of the Microstructure of Fine-Grained YPO4:Gd Ceramics with Xenotime Structure after Xe Irradiation // Ceramics, 5 (2022) 237–252.
4. Е.А. Потанина, А.А. Назаров, П.А. Юнин «Применение метода GIXRD для исследования нарушенных слоев в керамиках NaNd(WO₄)₂ и NaNd(MoO₄)₂, подвергнутых облучению высокоэнергетическими ионами» // Журнал технической физики, 92 (2022) 1137.
5. Д.А. Савинов, П.А. Юнин, С.С. Уставщиков, Д.И. Тетельбаум, А.Е. Парафин, С.А. Павлов, С.В. Морозов, А.Н. Михайлов, Д.В. Мастеров, А.В. Антонов «Влияние ионного облучения на электронный транспорт в тонких пленках YBCO» // Физика твердого тела, 64 (2022) 1162.
6. П.А. Юнин, А.В. Садовников, А.Г. Темирязев, М.П. Темирязева, Ю.А. Дудин, М.В. Дорохин, Д.А. Здоровейщев, А.В. Здоровейщев, Ю.А. Данилов, О.В. Вихрова, И.Л. Калентьева «Формирование скирмионных состояний в ионно-облученных тонких пленках CoPt» // Физика твердого тела, 64 (2022) 1304.
7. С.В. Оболенский, М.Н. Дроздов, П.А. Юнин, Н.Д. Абросимова «Влияние дозы имплантации водорода на релаксацию электрофизических характеристик структур «кремний-на-изоляторе» после воздействия рентгеновского излучения» // Физика и техника полупроводников, 56 (2022) 753.