Теоретическое и экспериментальное изучение Р-Т-Х фазовых равновесий и отклонений от стехиометрии в кристаллических соединениях методами химической термодинамики и физико-химического анализа.
Направленный синтез сложных оксидов с различным типом проводимости и магнитного упорядочения. Определение фазовых состояний (стабильных, метастабильных, неравновесных) в многокомпонентных оксидных системах и построение изобарно-изотермических концентрационных диаграмм. Структурный анализ полиморфных превращений в гомогенных кристаллических фазах. Создание многофазных оксидных композитов для гетерогенной каталитической конверсии.
Получение монокристаллических материалов и пленок полупроводников AIIBV, AIIIBVи AIIBVI и эвтектических композиций на их основе. Изучение их термодинамических и физико-химических свойств. Разработка физико-химических основ материаловедения полупроводников AIIBV и AIIIBIVCV2 и нового класса разбавленных магнитных полупроводников на основе халькопиритов. Допирование полупроводниковых соединений и их твердых растворов с целью поиска магнитных материалов для спинтронных устройств.
Изучение фрактальности в неорганических материалах и развитие концепции неорганического материаловедения, заключенной в формуле «состав-структура-фрактальная топология-свойства».
Исследование процессов выращивания многослойных субмикронных структур твердых растворов полупроводниковых соединений AIIIBV на планарных и профилированных поверхностях. Создание приборов на основе этих структур различного практического назначения (лазеры, фотодиоды, сенсоры и пр.)
Изучение термического разложения энергоемких соединений при высоких давлениях.
Основные достижения последних лет
Предложена идея поиска разбавленных магнитных полупроводников (DMS) на основе оксидов: исходный полупроводниковый оксид и растворяемый в нем ферромагнитный оксид должны быть изоструктурны. Для реализации была выбрана структура шпинели. При введении до 3 мол.% MgFe2O4 в ZnGa2O4 получена ферримагнитная полупроводниковая керамика с температурой Кюри близкой к 470 K.
На основе антимонида индия, легированного Mn и Zn, синтезированы магнитные полупроводники, имеющие температуру Кюри порядка 320 К, с p - типом проводимости. Получен патент на изобретение «Магнитомягкий полупроводниковый материал» № 2465378. Заявка № 2011127787. Зарегистрировано в гос. реестре изобретений РФ 27.10. 2012.
Рассмотрена возможность создания принципиально новых магнитных полупроводников, в которых ячейками магнитной памяти служат дислокации, легированные d-элементами.
Проведены фундаментальные исследования и рассмотрены научные основы получения новых функциональных материалов на основе наногетероструктур твердых растворов ZnSe/InP и InGaAsP заданного состава для лазерных диодов, работающих в СВЧ диапазоне на частотах свыше 2,5 ГГц.
Проведены исследования по влиянию различных параметров на кинетику растворения оксидов металлов. Определены оптимальные режимы влияния стимуляторов на кинетические процессы растворения от pH, концентрации комплексонов, температуры.
Проведено теоретическое и экспериментальное моделирование процессов растворения некоторых оксидов и гидроксидов металлов с позиций гетерогенной кинетики, синергетики (фрактальной геометрии) и электрохимии.
Синтезированы твердые растворы (In,Mn)Sb и (Ga,Mn)Sb с содержанием марганца 0.07 - 2,65 ат.%. Проведен цикл совместного легирования InSb марганцем и цинком, марганцем и теллуром. Синтез РМП сопровождается образованием ферромагнитных кластеров, что подтверждается измерениями магнитных характеристик.
Проведены исследовательские работы по корректировке рабочих гипотез построения математических моделей лазерных структур и лазерных излучателей; расчеты ожидаемых параметров конкретных структур и излучателей по разработанным моделям; технологические исследования по получению эпитаксиальных наногетероструктур и структур зарощенного типа; разработка методик экспериментальных исследований лазерных структур, разработка испытательных установок для исследований параметров структур на постоянном токе; разработка технологической оснастки, комплектов маршрутно-технологических карт, конструкторской документации, изготовление экспериментальных образцов лазерных структур и лазерных излучателей с высоким произведением средней мощности на полосу модуляции.
Изучены тройные фазовые диаграммы Zn-BIVAs2, где BIV- Ge, Si. На основе халькопиритов AIIBIVCV2 создан новый класс разбавленных полупроводников.
Изучены свойства ряда энергоемких соединений и составов на их основе.
Сотрудниками и аспирантами лаборатории за последние 10 лет были защищены следующие работы:
Диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук.
Нипан Г.Д. «Стабильные и метастабильные фазовые состояния в многокомпонентных системах с участием кристаллов переменного состава и пара». 2003 г.
Гуськов В.Н. «Термодинамические основы направленного синтеза нестехиометрических кристаллов с летучими компонентами». 2008 г.
Диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук
Михайлов С.Г. «Синтез и свойства монокристаллов твердых растворов Cd1-xZnxAs2». 2004 г.
Варнавский С.А. «Разбавленные магнитные полупроводники на основе ZnGeAs2 и CdGeP2». 2007 г.
Федорченко И.В. «Разбавленный магнитный полупроводник на основе ZnSiAs2». 2008 г.
Член-корреспондент РАН Александр Дмитриевич Изотов участвует в работе 3 диссертационных советов: ИОНХ РАН (специальность-химия твердого тела), МИТХТ (неорганическая химия), РУДН (неорганическая химия). В 2012 году за заслуги в области инженерных наук был награжден памятной медалью им. М.В. Келдыша и медалью им. А.М. Прохорова.
Доктор химических наук, профессор Сергей Федорович Маренкин – профессор НИТУ МИСиС. В 2008 году награжден Академией инженерных наук им. А.М. Прохорова памятной медалью им. К.Э.Циолковского за заслуги в области материаловедения.
Доктор технических наук, профессор Михаил Григорьевич Васильев – профессор инженерного факультета Российского университета дружбы народов.
Некоторые публикации лаборатории за последние годы
Монографии:
С.Ф. Маренкин, В.М. Трухан. Фосфиды, арсениды цинка и кадмия. Минск, Издатель А.Н.Вараскин, 2010, 220 c.
А.Д. Изотов, Ф.И. Маврикиди. Фракталы: делимость вещества как степень свободы в материаловедении. (Монография). Изд. СГАУ. Самара. 2011. 128 с.
Статьи:
V.N. Krivoruchko , V.Yu. Tarenkov , D.V. Varyukhin , A.I. D’yachenko, O.N. Pashkova, V.A. Ivanov. Unconventional ferromagnetism and transport properties of (In,Mn)Sb dilute magnetic semiconductor // JMMM, V. 322, 2010, P. 915-923.
Popesku A., Nipan G., Mihaiu S., Constantin V., Olteanu M., Shumilkin N. Structure and behavior of ceramic materials based on SnO2 used as inert anods in electowining processes// Rev.Roum.Chim. 2010. V. 55. No5, p.319-328.
Саныгин В.П., Пашкова О.Н., Филатов А.В., Изотов А.Д. Новый ферромагнитный полупроводник на основе InSb, легированного Mn и Zn // Неорганические материалы. - 2011.- Т.47. - № 9. - С. 1029-1032.
L.I. Koroleva, D.M. Zashchirinskii, T.M. Khapaeva, A.I. Morozov, S.F. Marenkin, I.V. Fedorchenko, R.Szymczak, Manganese-doped CdGeAs2, ZnGeAs2 and ZnSiAs2 chalcopyrites: A new materials for spintronic // Journal of magnetism and magnetic materials 323 (2011) 2923-2928
I.V. Fedorchenko, A.Rumiantsev, T. Kuprijanova, L.Kilanski, R.A.Szymczak, W.Dobrowolski, L.I.Koroleva, Making ferromagnetic heterostructures Si/Zn(1-X)MnXSiAs2 and Ge/Zn(1-X)MnXGeAs2 //Solid State Phenomena, 2011, Vols.168-169, 2011, pp.313-316.
Dedov A.G., NipanG.D., Loktev A.S., Tyunyaev A.A., Ketsko V.A., Parkhomenko K.V., Moiseev I.I. Oxidative coupling of methane: Influence of the phase composition of silica-based catalysts //Applied catalysis A: General. 2011. V.406. No 1-2. p.1-12.
L. Kilanski, W. Dobrowolski, E. Dynowska , M. Wojcik, B.J. Kowalski, N. Nedelko, A. Slawska-Waniewska, D.K. Maude, I.V. Fedorchenko, S.A. Varnavskiy, S.F. Marenkin. Colossal linear magnetoresistance in CdGeAs2:MnAs micro-composite ferromagnet // Solid State Communications. - 2011. – V. 151. - P. 870–873.
Dedov A.G., Nipan G.D., Loktev A.S., Tyunyaev A.A., Ketsko V.A., Parkhomenko K.V., Moiseev I.I. Oxidative coupling of methane: Influence of the phase composition of silica-based catalysts // Applied catalysis A: General. - 2011. - V. 406. No. 1-2. - P.1-12.
I.V. Fedorchenko, A.V. Kochura, S.F. Marenkin, A.N. Aronov et al. Advanced materials for spintronic based on Zn(Si,Ge) As2 chalcopyrites // IEEE transactions on magnetics. – 2012. - Vol. 48, № 4. April 2012. - P. 1581-1584. – ISSN 0018-9464.
М.Г. Васильев, А.М. Васильев, А.Д. Изотов, А.А. Шелякин. Создание и исследование лазерного диода для удаленного контроля метана // Неорганические материалы. - 2012. - Т. 48.- № 3. - С. 305-311.
О.Н. Пашкова, В.П. Саныгин, А.В. Филатов, Н.Н. Ефимов, А.Д. Изотов. Магнитомягкий полупроводник InSb с температурой Кюри 320 К // Журнал неорганической химии. 2012. Т.57. № 7. С. 1073–1075.
В.П. Саныгин, А.А. Филатов, А.Д. Изотов, О.Н. Пашкова. Дислокации в InSb, легированном марганцем // Неорганические материалы. - 2012. - Т. 48. - № 10. - С. 1103–1109.
А.Д. Изотов, Ф.И. Маврикиди. Фракталы в технологии материалов // Наука и технологии в промышленности. – 2012. - №3.
Васильев М.Г., Васильев А.М., Изотов А.Д., Филатов Я.Г., Шелякин А.А. Разработка технологии и изучение параметров зарощенного лазерного диода с длиной волны излучения 1310 нм, работающего в СВЧ диапазоне // Неорганические материалы. - 2013. - Т. 49. - № 6. - C. 8-16.
