Главная » Научная деятельность » Научно-исследовательский институт физики » Лаборатория физики неупорядоченных и наноструктурированных диэлектрических систем

Лаборатория физики неупорядоченных и наноструктурированных диэлектрических систем

 


Заведующий лабораторией

Кастро Арата Рене Алехандро

Доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник.

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.

Контактная информация

Тел.: +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

 

Основные направления работы лаборатории

  • Исследование физических характеристик композитных структур на основе пленок оксидов металлов с внедренными наночастицами различных металлов.
  • Исследование диэлектрических и оптических свойств тонких слоев халькогенидных систем, перспективных для использования в микро- и оптоэлектронике.
  • Разработка новых физических методов диагностики и исследования динамики развития онкологических заболеваний.
  • Диэлектрическая и оптическая спектроскопия кристаллических соединений с фазовым переходом – базовых элементов систем оптической памяти.
  • Оптическое поглощение и механизмы электротранспорта в мультифункциональных материалах оптоэлектроники и фотоники с различной степенью структурного разупорядочения.

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.

 

Недавние научные результаты

  1. Методами диэлектрической спектроскопии в полупроводниковой фазе пленок VO2:Fe обнаружено существование двух типов релаксационных процессов.
  2. Методом диэлектрической спектроскопии исследована молекулярная подвижность пленок термопластичных ароматических полиимидов и нанокомпозитов на их основе с 3% диоксида церия.
  3. Исследованы особенности процессов переноса заряда и диэлектрической релаксации в образцах сыворотки крови больных  онкогематологическими заболеваниями и здоровых доноров методом диэлектрической спектроскопии.
  4. Исследовано влияние переходных металлов на фазовый состав, электрические и диэлектрические свойства алмазоподобных кремний-углеродных пленок, изготовленных плазмохимическим разложением полифенилметилсилоксана.
  5. Синтезированы тонкие пленки состава Sb2Te3, которая является крайней точкой системы GeTe-Sb2Te3.
  6. Методом электролиза изготовлены нанокомпозиты металл-стекло на основе солей серебра и нанопористых стекол с порами, имеющими средние размеры 25 нм.
  7. Проведено исследование в рамках одноосцилляторной модели энергетических параметров зонной структуры и дисперсии оптических констант, высокочастотных диэлектрических коэффициентов, оптической и электрической проводимости широкозонных полупроводниковых материалов, нашедших перспективное применение в элементах фотовольтаики, опто-, микро- и наноэлектроники, в датчиках ультрафиолетового излучения и электрохимических сенсоров.
  8. 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-.
  9. 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.
  10. Разработан новый сегнетоэлектрический полимерный композитный материал с высокой диэлектрической проницаемостью для изготовления термостойких планарных слоев в микроэлектронике.
  11. 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.

 

Практическое использование результатов

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 публикации

  1. Аванесян В.Т., Жаркой А.Б., Сычев М.М., Ерузин А.А. ОПТИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ОКСИДА ЦИНКА, ЛЕГИРОВАННЫХ МЕДЬЮ. Физика твердого тела. 2023. Т. 65. №5. С. 854-857.
  2. Ильинский А.В., Кастро Р.А., Капралова В.М., Кононов А.А., Пашкевич М.Э., Шадрин Е.Б. Диэлектрические измерения нанокристаллических пленок VO2:Fe // Оптика и спектроскопия. 2022. Т. 130. № 10. С. 1491-1498. DOI: 10.21883/OS.2022.10.53618.3902-22.
  3. Н.А. Никонорова, А.А. Кононов, Р.А. Кастро, И.В. Гофман, А.Л. Николаева, И.В. Абалов, А.В. Якиманский, А.Е. Баранчиков, В.К. Иванов. Нанокомпозиты на основе термопластичных ароматических полиимидов с наночастицами диоксида церия: диэлектрическая спектроскопия / Физика твердого тела. 2022. Т. 64. № 8. P. 1112-1121. DOI: 10.21883/FTT.2022.08.52715.333.
  4. Ж.А. Сальникова, А.П. Смирнов, А.А.Богданов, Н.А.Верлов, Р.А. Кастро. Применение метода диэлектрической спектроскопии для исследования свойств сыворотки крови мышей со злокачественным асцитом / Журнал технической физики. 2022. Т. 92. №. 1. С.  147-151. DOI: 10.21883/JTF.2022.01.51864.216-21.
  5. Avanesyan V.T., Provotorov P.S., Krbal M., Kolobov A.V. OPTICAL CHARACTERISTICS OF MODIFIED As30S70 THIN FILMS. Physics of Complex Systems. 2022. Т. 3. № 3. С. 137-143.
  6. Аванесян В.Т., Провоторов П.С., Стожаров В.М., Сычев М.М., Ерузин А.А. СПЕКТРОСКОПИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ОКСИДА ЦИНКА ВБЛИЗИ КРАЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ. Оптика и спектроскопия. 2021. Т. 129. № 9. С. 1142-1145.
  7. Provotorov P.S., Avanesyan V.T., Krbal M., Kolobov A.V. EFFECT OF DOPING OF MOLYBDENUM ON THE OPTICAL PROPERTIES OF GLASSES OF THE As-S SYSTEM. Physics of Complex Systems. 2021. Т. 2. № 3. С. 115-121.
  8. Avanesyan V.T., Sychev M.M., Chekuryaev A.G. DIELECTRIC SPECTROSCOPY OF A COMPOSITE OF POLYVINYL ALCOHOL CYANOETHYL ETHER WITH GRAPHENE-MODIFIED FERROELECTRIC BARIUM TITANATES. Physics of Complex Systems. 2021. Т. 2. № 3. С. 95-100.
  9. R. A. Castro, N. A. Lapatin, E. A. Karulina, T. V. Reztsov. Polarization properties of perfluorosulfonic membranes modified with terbium / St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics. 2021. V. 14. № 4. Р. 126-134. DOI: https://doi.org/10.18721/JPM.14409.
  10. Аванесян В.Т., Писковатскова И.В. ФОТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В КРИСТАЛЛАХ СИЛЛЕНИТА Bi12SiO20. Физика и техника полупроводников. 2020. Т. 54. № 1. С. 22-24.
  11. Аванесян В.Т., Жаркой A.Б., Ракина А.В. ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В ЛЕГИРОВАННЫХ СЛОЯХ СУЛЬФИДА ЦИНКА В НИЗКОЧАСТОТНОМ ПЕРЕМЕННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ. Физика и техника полупроводников. 2020. Т. 54. № 6. С. 519-522.
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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.