ОТДЕЛ ФИЗИКИ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ И НИЗКОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ

Лаборатория физики неупорядоченных и наноструктурированных диэлектрических систем

Контактная информация:
тел./ факс: +7 (921) 756-18-70
E-mail: recastro@herzen.spb.ru, recastro@mail.ru
Адрес: 191186, С.-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 3.
Часы работы: пн-пт с 10.00 до 18.00

Заведующий лабораторией — доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Кастро Арата Рене А. 

Область научных интересов: физика конденсированного состояния, диэлектрическая и оптическая спектроскопия неупорядоченных и наноструктурированных систем. Опубликовано более 250 научных работ, в том числе 6 монографий и учебных пособий. Член диссертационного совета Д 999.069.02.

Основные направления научных исследований коллектива:

• Исследование особенностей поведения и состояния примесей в кристаллических и стеклообразных системах.
• Синтез и исследование оптических, диэлектрических и электропроводящих  свойств новых полимерных композиционных материалов.
• Моделирование поляризационных процессов в структурах металл-диэлектрик-полупроводник на основе слоев оксидов металлов, полученных разными методами. 
• Изучение электрических и магнитных свойств соединений переходных металлов с фазовыми превращениями.
• Все отмеченные направления работы лаборатории являются частью тематического плана исследований НИИ физики. Они соответствуют приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в Российской Федерации в области индустрии наносистем и материалов, а также критическим технологиям в части получения и обработки новых функциональных наноматериалов.

Установка «Concept 81» для исследования диэлектрических и электропроводящих свойств материалов в широком интервале частот  и температур.	Аспирант 2 курса Кононов А.А. (второй слева) во время стажировки  на фирме Novocontrol Technologies GmbH & Co. KG (Германия) в сентябре 2016 года (ПСР РГПУ на 2012-2016 годы, проект 3.1.3).

Тематика исследований, выполнявшихся в текущем году:

• Исследование поляризационных процессов в структурах на основе халькогенидных систем, полученных разными методами.
• Синтез и исследование оптических и электрических свойств новых полимерных композиционных материалов.
• Изучение электрических и магнитных свойств кристаллических соединений с фазовыми превращениями.

Основные результаты, полученные в текущем году:

• Выявлено существование недебаевского релаксационного процесса, обусловленного наличием в системе распределения релаксаторов по временам релаксации согласно модели Коула-Коула в слоях германиевых стекол. Проведен расчет энергетических и структурных параметров: энергии активации – Ер = 0.40 эВ, дипольного момента молекул – m = 1.08 D. Обнаруженные закономерности объясняются в рамках модели, согласно которой структура халькогенидных стекол, представляет собой набор диполей образованных заряженными дефектами типа D+ и D-.

• Установлены особенности процессов переноса заряда в тонких слоях стеклообразной системы Ge28.5Рb15S56.5. Обнаружена степенная зависимость удельной проводимости от частоты и уменьшение значения показателя степени s с ростом температуры. Перенос заряда является термически активированным процессом с наличием двух участков на температурной зависимости проводимости с энергиями активации Е1=0.20±0.01 эВ и Е2=0.50±0.01 эВ соответственно. Полученные  результаты объясняются в рамках CBH модели прыжковой проводимости в неупорядоченных системах. Проведен расчет основных микропараметров системы: плотности локализованных состояний – N, длины прыжка – Rω, максимального значения высоты потенциального барьера – WM.

• Разработан новый сегнетоэлектрический полимерный композитный материал с высокой диэлектрической проницаемостью для изготовления термостойких планарных слоев в микроэлектронике.

• В интервале температур 77

• Разработан новый метод исследования тонких полимерных пленок, для оценки их толщины по температуре перехода полимерной системы из диэлектрического состояния в проводящее состояние. Для реализации метода используется анализ графической температурной зависимости диэлектрических параметров от толщины пленок.

Полученные экспериментальные результаты могут иметь большое значение при разработке основ технологии получения новых композиционных материалов с заданным комплексом физико-химических свойств для использования в различных отраслях науки и техники.

Основные (наиболее значимые) публикации:

1. Natalia A. Nikonorova, Galina A. Polotskaya, Alexey A. Kononov, Brian R. Hinderliter, Kirill L. Levine, Rene A. Castro. Dielectric relaxation of fullerene C60-containing nanocomposites based on poly(phenylene oxide) / Journal of Non-Crystalline Solids. 2018. V. 483. March 2018. P. 99-105. (Принято в печать – 09.01.2017, опубликовано – 11.01.2018). http://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.01.008
2. R. A. Castro, N. I. Anisimova, A. A. Kononov. Dielectric relaxation in thin layers of the Ge28.5Рb15S56.5 glassy system / Semiconductors. 2018. V. 52. № 8. P. 1043-1046. DOI: 10.1134/S1063782618080092
3. R. A. Kastro, S. D. Khanin, N. I. Anisimova, and G. I. Grabko. Hopping Mechanism of Charge Transfer in the Thin Layers of a Ge28.5Рb15S56.5 Vitreous System / Glass Physics and Chemistry, 2018, Vol. 44, No. 5, pp. 398–401
4. Nikolay Mukhin, Valentin Afanasjev, Irina Sokolova, Dmitry Chigirev, Rene Kastro, Lyudmila Rudaja, Galina Lebedeva, Aleksandr Oseev and Andrey Tumarkin. Heat-resistant ferroelectric-polymer nanocomposite with high dielectric constant / Materials 2018, 11, 1439; doi:10.3390/ma11081439
5. V. Il’inskii, R. A. Kastro, E. I. Nikulin, E. B. Shadrin. Dielectric Spectroscopy of Strongly Correlated Electronic States of Vanadium Dioxide / Technical Physics. June 2018. V. 63. № 6. P. 851-856. DOI: 10.1134/S1063784218060129

Использование результатов в учебном процессе:

Результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке студентов, магистрантов и аспирантов на факультете физики, обучающихся по магистерским программам в области физик конденсированного состояния, физики наноэлектроники и наноструктур, а также в курсовом и дипломном проектировании