Общая характеристика различных типов материалов

Полупроводниковые материалы. Особенности физических свойств кристаллической структуры и химической связи в полупроводниковых материалах. Влияние различных факторов на ширину запрещенной зоны, тип и величину проводимости. Типы полупроводниковых материалов: элементарные полупроводники (Si, Ge, Se, Te, B, Sn, полупроводниковые модификации фосфора, мышьяка, сурьмы); бинарные полупроводниковые соединения – алмазоподобные A^IIIB^IV, А^IIВ^VI, А^IВ^VII, полупроводниковые оксиды, халькогениды, галогениды; материалы для записи информации; стехиометрические и нестехиометрические соединения – твердые растворы внедрения, замещения, вычитания; их практическое применение. Факторы, определяющие ширину области составов нестехиометрических соединений. Практическое применение материалов. Тройные полупроводниковые соединения. Двухкатионные и двуханионные соединения со свойствами сегнето-, пьезоэлектриков, ферромагнетиков. Стеклообразные полупроводники. Органические полупроводниковые соединения и жидкие кристаллы в электронной технике [14,18, 19, 25].

Металлические материалы. Факторы, влияющие на физические и химические свойства металлов. Сплавы трех типов: твердые растворы, интерметаллические соединения. Гетерогенные сплавы. Факторы, определяющие механические свойства металлов сплавов, методы их оценки: твердость, износоустойчивость, пластичность, внутренние напряжения, прочность. Процессы закалки, механические воздействия, мартенситные превращения.

Нанокристаллические металлические системы, многослойные материалы и сверхструктуры. Металлонанесенные катализаторы на инертных и полупроводниковых носителях. Особенности свойств ультрадисперсных частиц металлов. Взаимодействие малоатомных кластеров с подложкой, их миграция по поверхности и внутри твердых тел, ее причины, механизм и следствия [38].

Диэлектрические материалы. Керамические материалы различных типов. Пористые и скелетные структуры. Адсорбенты и катализаторы. Конструкционные и строительные материалы. Вяжущие материалы. Стекла. Влияние различных факторов на стеклообразование, особенности структуры расплавов, способность стекол к кристаллизации. Огнеупорные материалы, особенности химической связи и структуры. Материалы на основе оксидов, нитридов, карбидов, силанов. Абразивные материалы. Люминофоры. Материалы для лазеров. Композиционные материалы различного характера; керметы, композиты на основе полимеров, сплавов металлов. Эффект гость–хозяин в жидкокристаллических материалах. Магнитные жидкости. Биокерамика [14, 18, 25].

1. Современные методы синтеза неорганических материалов с заданной структурой

Принципы получения материалов с заданными свойствами. Использование различных физических и химических процессов при синтезе веществ заданного состава (систематика Ормонта). Принципы очистки веществ при физических равновесиях жидкость–пар, тверое–пар, твердое–жидкое, а также с применением химических превращений. Получение веществ в виде порошков, пленок, монокристаллов. Общие представления о зарождении и росте кристаллов. Закономерности формирования и роста кристаллов из растворов, расплавов и паровой фазы [1, 18, 19, 25].

Выращивание монокристаллов. Получение монокристаллов из расплавов методами Бриджмена–Стокбаргера, Чохральского, Вернейля, бестигельной зонной плавкой. Выращивание монокристаллов из растворов–расплавов с применением приемов испарения летучего растворителя, направленной кристаллизации, градиентной зонной плавки. Использование фазовых диаграмм состояния для управления процессами выращивания монокристаллов. Выращивание монокристаллов из паровой фазы (газотранспортные реакции, процессы термического разложения, восстановления, диспропорционирования, обратимые реакции окисления–восстановления в процессах близкого и дальнего переноса). Применение монокристаллов в электронной и лазерной технике, в оптике [1, 19, 26].

Получение пленок и покрытий. Вакуумные методы получения пленок; методы термического испарения, катодного и ионно–плазменного распыления, неравновесные процессы в плазме. Особенности состава, структуры, свойств пленок, получаемых этими методами. Формирование пленок при химических реакциях в газовой фазе (пиролиз металлоорганических соединений, реакции разложения, восстановления, диспропорционирования). Кинетика роста пленок в зависимости от способа получения эпитаксиальных пленок (вакуумные методы, молекулярная, жидкостная и газовая химическая эпитаксия). Получение диэлектрических пленок с использованием реакций А_тв + В_газ = АВ_тв методом гидролиза из растворов, по золь–гель технологии [1, 35].

Химическое осаждение пленок металлов из растворов (реакции контактного вытеснения, диспропорционирования, химического восстановления). Возможности осаждения пленок с регулируемой структурой на подложках различной химической природы. Селективное получение металлов и сплавов. Получение пленок оксидов и гидроксидов при использовании анодных и анодно-плазменных процессов. Получение халькогенидов [12, 38].

Применение пленок и покрытий, имеющих различную химическую природу и структуру, в производстве радио- и электронной аппаратуры, для изготовления приборов, в процессах записи информации, для нанесения защитно-декоративных покрытий [12, 24, 35, 38].

Процессы легирования твердых тел. Варьирование механических, электрических, защитных и других свойств массивных монокристаллических и пленочных материалов в результате легирования. Микроструктура и особенности распределения примесей в легированных твердых телах. Методы легирования (плавление, диффузия, ионное легирование, легирование в процессе выращивания монокристаллов и пленок) [15, 24].

62