2024, Бортко, Д. В., Борисюк, П. В., Шилов, В. А., Васильев, О. С., Лебединский, Ю. Ю., Балахнев, К. М., Лебединский, Юрий Юрьевич, Борисюк, Петр Викторович, Шилов, Владимир Александрович, Бортко, Диана Владимировна, Балахнёв, Кирилл Максимович, Васильев, Олег Станиславович

Представлены результаты формирования, аттестации морфологии поверхности и химического состава, а также итоги исследования излучения при нагреве до высоких температур (600–800°C) нанокластерных пленок Та2О5, полученных путем распыления Та мишени в атмосфере газов Ar и O2 с последующей фильтрацией образующихся кластеров по выбранным размерам и осаждением их на металлическую подложку (Та). Методом атомно-силовой микроскопии (in situ) получены изображения поверхности и показано, что пленки Ta обладают рыхлой структурой, состоящей из плотноупакованных наночастиц сферической формы. Анализ химического состава методом РФЭС показал, что полученные пленки обладают высокой чистотой и близки к соединению Та2О5. При помощи спектрометра, имеющего рабочий диапазон на 600–1700 нм, были получены спектры излучения пленок и подложки с естественным оксидом тантала при нагреве до различных температур. Показано, что пленки с размерами кластеров 2–3 нм обладают более стабильной излучательной способностью при изменяющейся температуре, чем пленки с большими кластерами (4–5 нм). Показано, что при разогреве до одинаковой температуры кластеры оксида тантала размерами менее 3 нм излучают более эффективно, чем подложка с естественной пленкой оксида тантала. Обсуждаются перспективы применения полученных структур в составе селективных излучателей для повышения эффективности термофотовольтаических систем.

2023, Бортко, Д. В., Борисюк, П. В., Шилов, В. А., Васильев, О. С., Лебединский, Ю. Ю., Балахнев, К. М., Балахнёв, Кирилл Максимович, Бортко, Диана Владимировна, Борисюк, Петр Викторович, Шилов, Владимир Александрович, Васильев, Олег Станиславович, Лебединский, Юрий Юрьевич

Представлены результаты формирования, аттестации морфологии поверхности и исследования оптических свойств в ближнем и среднем ИК диапазоне нанокластерных пленок Та2О5, полученных путем термического оксидирования на атмосфере монодисперсных кластерных пленок металлического тантала, созданных на подложках кремния Si(001) методом магнетронного распыления. Методами атомно-силовой микроскопии (in situ) получены изображения поверхности и показано, что пленки Ta обладают пористой плотноупакованной структурой, состоящей из отдельных наночастиц сферической формы. При помощи спектрометра на ближний и средний ИК диапазон излучения исследованы оптические свойства полученных пленок. Показано, что тонкие пленки (толщиной менее 100 нм) имеют резкую границу между областью пропускания излучения и областью поглощения и/или отражения, тогда как для более толстых пленок данный эффект постепенно исчезает с ростом толщины кластерной пленки и не зависит от размера нанокластеров. Обсуждается возможность применения полученных структур в составе термофотоэлектрогенераторов с целью повышения их КПД.

2020, Lebedinskii, Y. Y., Borisyuk, P. V., Chubunova, E. V., Kolachevsky, N. N., Vasiliev, O. S., Tkalya, E. V., Лебединский, Юрий Юрьевич, Борисюк, Петр Викторович, Чубунова, Елена Витальевна, Васильев, Олег Станиславович, Ткаля, Евгений Викторович

© 2019 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, WeinheimCurrently, an urgent task related to creating a nuclear frequency standard is the identification of a low-lying nuclear state in the thorium-229 isotope. Herein, a method for measuring the single-photon energy during the decay of an isomeric thorium-229 nucleus implanted in a wide-gap dielectric SiO2 (Eg = 9 eV) is developed. The proposed method utilizes thin silicon oxide layers obtained by thermal oxidization of the pure silica wafers, which allows measurement of the energy of photons in the ultraviolet (UV) range using an electronic spectrometer. The modeling study of electronic state excitation is provided via UV radiation from Kr, Xe, and D resonance discharging lamps. The obtained spectra are analyzed, and a method for determining the UV photon's energy is proposed.

2023, Курельчук, У. Н., Борисюк, П. В., Чубунова, Е. В., Домашенко, М. С., Каражанов, С. Ж., Колачевский, Н. Н., Лебединский, Ю. Ю., Мызин, Д. А., Николаев, А. В., Ткаля, Е. В., Ткаля, Евгений Викторович, Мызин, Дмитрий Анатольевич, Чубунова, Елена Витальевна, Борисюк, Петр Викторович, Лебединский, Юрий Юрьевич, Николаев, Александр Васильевич, Курельчук, Ульяна Николаевна

Пленка кристаллического неона была конденсирована на подложке из золота и измерен спектр характеристических потерь энергии обратно рассеянных электронов (СХПЭ) при температуре 5К. Также были теоретически исследовано конденсированное ГЦК-состояние неона методами теории функционала плотности и многочастичной теории возмущений, приближения случайных фаз и уравнения Бете−Салпетера. Теоретический спектр СХПЭ был рассчитан как в приближении независимых электронов, так и с учетом многочастичных эффектов – экранирования локального поля, появления электронно-дырочных пар и связанных состояний (экситонов). Получена ширина запрещенной зоны – 21.5 эВ. Показано, что в СХПЭ неона пики потерь энергии от 17.8 до 21.5 эВ являются чисто экситонными. Кристаллическая пленка неона, являясь широкозонным диэлектриком, рассматривается как перспективный материал для имплантации Th и изучения уникального ядерного перехода в 229Th с энергией 8.2 эВ.

2019, Bulgadaryan, D., Sinelnikov, D., Kurnaev, V., Efimov, N., Borisyuk, P., Lebedinskii, Y., Синельников, Дмитрий Николаевич, Ефимов, Никита Евгеньевич, Борисюк, Петр Викторович, Лебединский, Юрий Юрьевич

© 2018 Elsevier B.V. Hydrogen ions are not widely used in low or medium-energy ion scattering spectroscopy. However, in certain cases, the use of non-destructive hydrogen ions with low nuclear stopping may provide additional information compared with noble gas ions. In this work, we describe in situ analysis of nanometer layer deposition of Au on Si and vice versa using keV-energy proton scattering spectroscopy. Ion beam sputtering and thermal evaporation were used for deposition of surface layers. The maximum thickness of deposited layers was measured with X-ray photoelectron spectroscopy and surface profiler. The accuracy of in situ surface layer thickness determination with energy spectra of scattered protons is discussed.

2020, Borisyuk, P. V., Vasilyev, O. S., Lebedinskii, Y. Y., Bortko, D. V., Balakhnev, K. M., Борисюк, Петр Викторович, Васильев, Олег Станиславович, Лебединский, Юрий Юрьевич, Бортко, Диана Владимировна, Балахнёв, Кирилл Максимович

© 2019 Elsevier B.V.The paper presents a study of thin Mo films, consisted of individual nanoparticles of 3.5–5.5 nm in diameter. Their chemical, electron, and optical properties are studied. It is shown that thin films consisting of individual Mo nanoparticles can be formed from the gas phase by magnetron sputtering. Atmospheric exposure leads to the formation of MoOx oxide shell around the metal nuclei of Mo nanoparticles in the films and changes in its electronic structure. Optical properties of the obtained films consisted of ‘core–shell’ Mo@MoOx nanoparticles are investigated. It is shown that the absorption window falls on the range of 190–300 nm, which can be used in the development of single-photon detectors sensitive to weak ultraviolet signals from long-live states, for example from Th-229 low-lying isomeric state.

2023, Pisarev, A. A., Tarasyuk, G. M., Borisyuk, P. V., Isaenkova, M. G., Lebedinskii, Yu. Yu., Zaripova, M. M., Исаенкова, Маргарита Геннадьевна, Писарев, Александр Александрович, Тарасюк, Григорий Михайлович, Борисюк, Петр Викторович, Лебединский, Юрий Юрьевич

Aluminum oxide layers in all its various forms have become widespread due to the unique combination of properties that can be modified by varying the conditions of their growth. The alumina layer can either be applied to the substrate by chemical and physical methods or grown by oxidation. For practical purposes, layers of various thicknesses and structures are needed. The standard method for obtaining thick (of the order of 100-1000 nm) porous layer is electric arc anodization in weak electrolytes. The standard method for obtaining thin (about 10 nm) layers is thermal oxidation. Dense layers of intermediate thickness are difficult to obtain by such methods. There are few papers in the literature that investigate the possibility of obtaining oxide layers with a thickness of tens of nanometers by oxidizing aluminum in oxygen plasma [1-5]. The description of the kinetics of the oxidation process in those works was given on the basis of the assumption of the diffusion character of oxygen transfer from the surface into the interior of the metal. This approach is absolutely unsuitable for description the transport of oxygen and aluminum through the oxide layer, since both oxygen and aluminum in the oxide are in the form of ions, and an electric charge is formed on the surface of the dielectric facing the plasma, so that the transport of oxygen coming from the plasma must occur under by the action of an electric field in the oxide dielectric layer. In this work, experiments on plasma enhanced oxidation (PEO) were carried out on the oxidation of aluminum in the anomalous glow discharge oxygen plasma, which provides uniform treatment over the entire surface of samples of arbitrary shape. Also, a simple model was proposed for description of the oxidation kinetics, taking into account oxygen transport in the electric field.

2017, Васильев, О. С., Борисюк, П. В., Козлова, Т. И., Лебединский, Ю. Ю., Борисюк, Петр Викторович, Лебединский, Юрий Юрьевич, Козлова, Татьяна Ивановна, Васильев, Олег Станиславович

The results of the study of electron properties evolution of monodisperse thin films consisted of Ta and Mo metal nanoclusters deposited onto the SiO2/Si(001) surface with magnetron sputtering method are presented. The changes in chemical composition and electron structure of the samples were controlled by means of X-ray photoelectron spectroscopy in the UHV analysis chamber of the Multiprobe MXPS RM VT AFM-25 surface analysis system. Susceptibility to oxidation after exposure to atmosphere was studied.