Анотація до роботи:

Коцюба А.М. Електрофізичні властивості вуглеграфітових матеріалів та інтеркальованих систем на їх основі в широкій області температур. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла.- Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2001.

В дисертаційній роботі проведено дослідження закономірностей зміни електро- та магнітоопору при зміні структури вуглеграфітових матеріалів, впливу структури вихідного графіту та умов синтезу на механізми електропровідності в ІСГ з та , особливостей фазових перетворень в шарах інтеркалянту в ІСГ з , на основі структурно різних ВМ. Показано, що електрофізичні властивості вуглеграфітових матеріалів (електро- та магнітоопір) на всіх стадіях формування кристалічної структури від аморфного до монокристалічного графіту можуть бути пояснені в рамках тривимірної моделі електронної структури з урахуванням квантових ефектів слабкої локалізації та електрон-електронної взаємодії. Вперше виявлені аномалії на температурних залежностях електроопору в ІСГ з SbCl₅ та ICl на основі невпорядкованого піролітичного графіту в високотемпературній області, які пов’язані з фазовим перетвореням “квазірідкий”-“квазікристалічний” стан в шарах інтеркалянту. Вперше виявлено зміщення температури фазового перетворення в шарах інтеркалянту в ІСГ з , при зміні параметрів кристалічної структури вихідних вуглеграфітових матеріалів та умов синтезу і показано, що зміщення обумовлено зміною міжплощинної відстані в порівнянні з міжплощинною відстанню монокристалічного графіту. Показано, що електроопір ІСГ з , на основі невпорядкованих графітів може бути описаний в рамках двовимірної моделі електронної структури з урахуванням квантових ефектів слабкої локалізації та електрон-електронної взаємодії.

1. Проведені експериментальні дослідження електро- та магнітоопору структурно різних вуглеграфітових матеріалів і виявлені механізми формування цих характеристик в вуглеграфітових матеріалах на стадіях формування структури.

- показано, що електрофізичні властивості - електричний опір, магнітоопір- вуглеграфітових матеріалів на всіх стадіях формування структури від аморфного до монокристалічного можуть бути пояснені в рамках тривимірної моделі електронної структури з урахуванням квантових ефектів слабкої локалізації та електрон-електронної взаємодії.

встановлено, що характерна зміна магнітоопору ВМ (поява негативного магнітоопору з початком формування графітоподібної структури, подальше зростання, а потім зменшення та перехід в додатній по мірі вдосконалення структури) обумовлені ростом розміру кристалітів. Вперше запропонована напівемпірична формула для опису залежності між величиною магнітоопору вуглеграфітових матеріалів та середнім розміром кристалітів.

2. Проведені експериментальні дослідження впливу структури вихідного графіту, умов синтезу на формування структури і величину та характер температурної поведінки електроопору ІСГ з , :

виявлено, що одержання моностадійних інтеркальованих систем з хлоридами на основі структурно різних вуглеграфітових матеріалів можливе лише при розмірах кристалітів в них > 100 ;

встановлено, що структура вихідного графіту, а також величина температури синтезу ІСГ з SbCl₅ впливає на характер протікання реакції диспропорціювання при інтеркалюванні і на структурно-фазовий склад шару інтеркалянту в ІСГ;

експериментально виявлено вплив параметрів кристалічної структури вихідного для інтеркалювання графіту, умов синтезу ІСГ на основі невпорядкованих графітів на величину та температурну залежність електроопору. ІСГ на основі структурно більш досконалих вуглеграфітових матеріалів характеризуються нижчою величиною питомого електроопору та вищим значенням температурного коефіцієнту електроопору. Підвищення температури синтезу ІСГ призводить до збільшення величини питомого електроопору за рахунок збільшення числа дефектів;

- виявлений мінімум на температурній залежності електроопору в ІСГ з SbCl₅ на основі дрібнокристалічного графіту в області температур 25-30 К, наявність якого та аномальне зростання електроопору з пониженням температури в ІСГ на основі дрібнокристалічних графітів в області температур 4.2-25 К пояснюється проявом квантових ефектів слабкої локалізації та електрон-електронної взаємодії для двовимірного випадку;

- електроопір ІСГ з SbCl₅, ICl на основі дрібнокристалічних графітів, як і електроопір ІСГ на основі монокристалічного графіту, може бути описаний в рамках двовимірної моделі електронної структури.

3. Проведено дослідження особливостей фазових перетворень в шарах інтеркалянту в ІСГ з , на основі невпорядкованих ВМ:

- вперше виявлені аномалії на температурних залежностях електроопору в області високих температур (Т>150 К) для ІСГ з SbCl₅ та ICl на основі невпорядкованих графітів. Встановлено, що вони обумовлені фазовими переходами в шарі інтеркалянту типу “квазікристалічний”-“квазірідкий” стан;

- показано, що збільшення електропору при фазовому перетворенні в шарі інтеркалянту “квазікристалічний” – “квазірідкий” стан пов’язано із зменшенням часу релаксації носіїв струму при розсіянні на фононах, причиною якого є виникнення безпорядку в розташуванні заряджених молекул інтеркалянту;

виявлено зміщення температури фазового перетворення в шарі інтеркалянту в ІСГ на основі структурно різних вуглеграфітових матеріалів в порівнянні з температурою фазового перетворення в ІСГ на основі монокристалічного графіту. Показано, що зміщення температури фазового перетворення в шарі інтеркалянту в ІСГ з SbCl₅ та ICl на основі невпорядкованих графітів в порівнянні з ІСГ на основі монокристалічного графіту обумовлено зміною міжплощинної відстані між шарами графіту в порівнянні з міжплощинною відстанню монокристалічного графіту.

Публікації автора:

1. Matzui L. Yu., Vovchenko L.L., Il’in P.P., Litvinenko S.V., Kotsuba A.N. Phase transformations of intercalant layer in graphite with SbCl₅ // Functional Materials.- 1997.- Vol.4. №3. - P.359-364.

2. Мацуй Л. Ю., Коцюба А.М. Вплив параметрів структури на електро- та магнітоопір вуглеграфітових матеріалів. //Вісник Київського університету. Серія: Фізико-математичні науки. –1999. -вип №1.-С. 342-351.

3. Matzui L. Yu., Vovchenko L.L., Litvinenko S.V., Kotsuba A.N. Electrical resistiviti of graphite intercalation compounds with SbCl₅ and ICl near phase transformation// Inorganic Materials.- 1998.- Vol 34. №12. - P.1222-1226.

4. Коцюба А. М. Особливості поведінки електроопору інтеркальованих сполук графіту з SbCl₅ при фазових переходах в шарах інтеркалянту.// Праці Всеукр. конф. молодих вчених (фізика).-Київ. ун.-т, Київ,1994.-с.62-69.- Укр. -Деп. в ДНТБ України.

5. Matzui L. Yu., Il’in P.P., Dvorkina I.V., Kotsuba A.N.Electrophysical and acoustic properties of graphite SbCl₅ intercalation compounds // Abstracts, International symposium: “Condensed matter. Science & Industry”.-Lviv -1993.-P.161.

6. Ильин П.П., МацуйЛ.Ю., Дворкина И.В., Лысов В.И., Коцюба А.Н., Харьков Е.И. Фазовые переходы в неупорядоченном графите, интеркалированном SbCl₅ // Тезисы докладов 9-ой Теплофизической конференции СНГ.-Махачкала.-1992.-с.249.

7. Matzui L. Yu., Il’in P.P., Dvorkina I.V., Kotsuba A.N. Anomalies of transport properties and sound attenuation in pyrolitic graphite intercalated by SbCl₅ //Abstracts, 7-th International symposium on intercalation compounds. -Louvain-la-Neuve.-1993.-P. 210.

8. Мацуй Л.Ю., Ільїн П.П., Вовченко Л.Л., Дворкина И.В., Коцюба А.М. Структурні перетворення в шарах інтеркалянту в сполуках графіту з SbCl₅ //Тези доповідей 1 всеукраїнської конференції “Структура і фізичні властивості невпорядкованих систем”.-Ч.2-Львів.-1993.-с.132.

9. Мацуй Л.Ю., Вовченко Л.Л., Коцюба А.Н. Влияние структуры на фазовые превращения в слое интеркалянта в ИСГ со SbCl₅ // Киев. ун.-т, Киев,1996.-16с.- Рус.- Деп. в ГНТБ Украины, №1588-Ук96.