The object of research, development or design (in Russian) : Галлат неодима (NdGaO3), Ниобат лития (LiNbO3), Иттрий-алюминиевый перовскит (YAP)

The object of research, development or design (in Kazakh) : Неодим галлаты (NdGaO3), литий ниобаты (LiNbO3), иттрий алюминий перовскиті (YAP)

Aim of work (in Russian) : Целью проекта является не только определение основных свойств и поведения этих материалов под влиянием интенсивного радиационного облучения, но и разработка новых методов и подходов для улучшения их радиационной стойкости и функциональности. Исследование важно для понимания и усовершенствования диэлектриков, применимых в ядерной энергетике, космической индустрии и высокотехнологичных областях.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты қарқынды радиациялық әсердің әсерінен осы материалдардың негізгі қасиеттері мен мінез-құлқын анықтау ғана емес, сонымен қатар олардың радиациялық төзімділігі мен функционалдығын жақсартудың жаңа әдістері мен тәсілдерін әзірлеу болып табылады. Зерттеу атом энергетикасында, ғарыш өнеркәсібінде және жоғары технологиялық салаларда қолданылатын диэлектриктерді түсіну және жақсарту үшін маңызды.

Методы исследования (на русском) : (i) оптическое поглощение и поглощение ЭПР; отражательная способность; собственная/примесная люминесценция, ее кинетика и возбуждение (стационарное и разрешенное во времени, в том числе в ВУФ-области при 4,2–300 К), термо- и оптически стимулированная люминесценция (ii) Рамановская, средняя ИК- и FTIR-спектроскопия. (iii) Атомистическое моделирование на основе первых принципов колебательных свойств основных радиационных дефектов, спектров рамановского/ИК-спектра в тесном сотрудничестве с партнерами по эксперименту, опционально: средний ИК-спектр и FTIR. (iv) Эксперименты и измерения по облучению SHI (быстрыми тяжелыми ионами) по сравнению с необлученными образцами.

Методы исследования (на казахском) : (i) оптикалық және EPR сіңіру; шағылыстыру; меншікті/қоспалы люминесценция, оның кинетикасы мен қозуы (стационарлық және уақыт бойынша шешілетін, соның ішінде 4,2–300 К-де VUV аймағында), термиялық және оптикалық ынталандырылған люминесценция (ii) Раман, орта ИК және FTIR спектроскопиясы. (iii) Негізгі радиациялық ақаулардың діріл қасиеттерін атомистік модельдеудің бірінші қағидалары, эксперименттік серіктестермен тығыз ынтымақтастықта Раман/ИҚ спектрлері, міндетті түрде: орта IR және FTIR. (iv) Сәулеленбеген үлгілермен салыстырғанда SHI (жылдам ауыр ион) сәулеленуі бойынша эксперименттер мен өлшемдер.

Obtained results and novelty (in Russian) : В ходе проекта выполнены комплексные исследования структурных, оптических, механических и радиационных свойств трёх диэлектрических кристаллов — LiNbO₃, YAlO₃ (YAP), NdGaO₃ — и широкозонного оксида β-Ga₂O₃. Получены новые количественные данные о формировании дефектов при ионном облучении и их влиянии на функциональные характеристики материалов. Для LiNbO₃ установлено, что облучение ионами Kr⁺ приводит к исчезновению рефлекса (00.3), что соответствует аморфизации слоя глубиной не менее 6,6 мкм. При флюенсах 10¹³–10¹⁴ ион/см² интенсивность дифракционных пиков уменьшается более чем в три раза, наблюдаются уширение и расслоение максимумов. Профиль нанотвёрдости выявил зону снижения до 14–17 ГПа с последующим выходом на стабильный уровень. Для YAlO₃ оценена ширина запрещённой зоны 5,3–5,5 эВ, вычислены зонные структуры (HSE06, B3LYP, LDA). Синхротронные эксперименты на линии P66 DESY обнаружили интенсивные УФ-полосы 6–7 эВ, связанные с кислородными вакансиями и антиструктурными дефектами. Для NdGaO₃ определены потери энергии ионов Kr: 7,59×10³ кэВ/мкм (электронные) и 3,16×10² кэВ/мкм (ядерные), рассчитаны значения dpa 4,84×10⁻⁵–4,84×10⁻⁴ при флюенсах 10¹¹–10¹² ион/см². Для β-Ga₂O₃ впервые получены параметры термоквенчинга (7–12, 27, 125 мэВ), энергия релаксации ловушек (50 мэВ) и фононные энергии (40–46 мэВ), что раскрывает конкуренцию STE–DAP каналов.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жоба үш диэлектрлік кристалдардың – LiNbO₃, YAlO₃ (YAP), NdGaO₃ және кең аралықтағы β-Ga₂O₃ оксидінің құрылымдық, оптикалық, механикалық және радиациялық қасиеттерін жан-жақты зерттеуді қамтыды. Иондық сәулелену кезінде ақаулардың пайда болуы және олардың материалдардың функционалдық сипаттамаларына әсері туралы жаңа сандық мәліметтер алынды. LiNbO₃ үшін Kr⁺ иондарымен сәулелендіру (00,3) шағылысудың жоғалуына әкелетіні, тереңдігі кемінде 6,6 мкм қабаттың аморфизациясына сәйкес келетіні анықталды. 10¹³–10¹⁴ ион/см² флюс кезінде дифракция шыңдарының қарқындылығы үш еседен астам төмендейді, максимумдардың кеңеюі мен стратификациясы байқалады. Наноқаттылық профилі 14-17 ГПа дейін төмендеу аймағын анықтады, содан кейін тұрақты деңгейге оралды. YAlO₃ үшін жолақ алшақтығы 5,3–5,5 эВ деп бағаланды және жолақ құрылымдары есептелді (HSE06, B3LYP, LDA). P66 DESY желісіндегі синхротрондық тәжірибелер оттегінің бос орындарымен және антиситтік ақаулармен байланысты 6–7 эВ кернеуінде қарқынды ультракүлгін жолақтарды анықтады. NdGaO₃ үшін Kr ионының энергия шығындары 7,59×10³ кеВ/мкм (электрондық) және 3,16×10² кеВ/мкм (ядролық) болып анықталды, ал dpa мәндері флюментті 4,84×10⁻⁵–4,84⁻⁴с болып есептелді. 10¹¹–10¹² ион/см². β-Ga₂O₃ үшін алғаш рет термокештеу параметрлері (7–12, 27, 125 меВ), тұзақтардың релаксация энергиясы (50 меВ) және фонон энергиясы (40–46 меВ) алынды, бұл STE–DAP арналарының бәсекелестігін көрсетеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработанные диэлектрические материалы отличаются высокой структурной стабильностью, контролируемой глубиной модификации до 6–7 мкм, плотностью кристаллической решётки в диапазоне 5,3–5,9 г/см³ и широкими запрещёнными зонами 5,3–5,5 эВ, определяющими их высокую радиационную стойкость. Наноиндентирование показало устойчивость механических свойств с твёрдостью 14–45 ГПа в зависимости от ориентации. Технологический цикл синтеза и облучения обеспечивает низкую себестоимость модификации при высокой воспроизводимости параметров. Использование синхротронных и лазерных методик повышает точность контроля характеристик, что делает материалы перспективными для оптоэлектроники, сенсоров и радиационно-стойких устройств.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Әзірленген диэлектрлік материалдар жоғары құрылымдық тұрақтылықпен, 6–7 мкм-ге дейін басқарылатын модификация тереңдігімен, 5,3–5,9 г/см³ диапазонындағы кристалдық тордың тығыздығымен және 5,3–5,5 эВ кең жолақ аралықтарымен сипатталады, бұл олардың жоғары сәулеленуге төзімділігін анықтайды. Нано шегініс бағдарға байланысты қаттылығы 14–45 ГПа болатын тұрақты механикалық қасиеттерді көрсетті. Синтез және сәулелендірудің технологиялық циклі параметрлердің жоғары қайталану мүмкіндігімен модификацияның төмен шығындарын қамтамасыз етеді. Синхротронды және лазерлік әдістерді қолдану оптоэлектроника, сенсорлар және радиациямен шыңдалған құрылғылар үшін материалдарды перспективалы ете отырып, сипаттамалық бақылаудың дәлдігін жақсартады.

Level of implementation (in Russian) : Результаты проекта прошли опытно-экспериментальную апробацию в рамках лабораторных исследований и международных коллабораций. Полученные данные по радиационным и люминесцентным свойствам материалов использованы при подготовке публикаций в рецензируемых журналах и докладов на конференциях. Практическое внедрение не осуществлялось, исследования носят фундаментально-экспериментальный характер.

Level of implementation (in Kazakh) : Жоба нәтижелері зертханалық зерттеулер мен халықаралық ынтымақтастықтар аясында тәжірибелік-эксперименттік сынақтан өтті. Материалдардың радиациялық және люминесценттік қасиеттері бойынша алынған деректер рецензияланатын журналдарда жарияланымдар мен конференцияларда баяндамалар дайындау кезінде пайдаланылды. Практикалық енгізу жүзеге асырылмады, зерттеулер іргелі және эксперименттік болып табылады.

Efficiency (in Russian) : Эффективность проекта подтверждена новыми научными результатами: установлены механизмы термотушения и радиационного дефектообразования в оксидных кристаллах, выполнены совместные эксперименты на синхротроне DESY, опубликованы статьи в изданиях Web of Science, подготовлены кадры и создана база данных спектроскопических параметров, обеспечивающая дальнейшее развитие исследований радиационно-стойких материалов

Efficiency (in Kazakh) : Жобаның тиімділігі жаңа ғылыми нәтижелермен расталды: оксид кристалдарында термотуштеу және радиациялық ақау түзілу механизмдері орнатылды, DESY синхротронында бірлескен эксперименттер орындалды, Web of Science басылымдарында мақалалар жарияланды, кадрлар дайындалды және радиацияға төзімді материалдарды зерттеуді одан әрі дамытуды қамтамасыз ететін спектроскопиялық параметрлердің дерекқоры құрылды

Field of application (in Russian) : Полученные диэлектрические материалы и модифицированные ионным облучением кристаллы предназначены для использования в высокотехнологичных областях, где требуются высокая радиационная стойкость, широкая запрещённая зона и стабильные оптические свойства. Они применимы в оптоэлектронике, включая УФ-фотодетекторы, лазерные среды, сцинтилляционные детекторы и системы дозиметрии. В энергетике и ядерных технологиях материалы используются для детекторов нейтронного, γ- и ионного излучения, мониторинга реакторных зон и контроля высоких доз. Перспективны также применения в криогенной фотонике, космических приборах, медицинской визуализации и сенсорах для агрессивных радиационных сред.

Field of application (in Kazakh) : Алынған диэлектрлік материалдар мен ион-сәулеленген кристалдар жоғары радиацияға төзімділікті, кең жолақ аралығын және тұрақты оптикалық қасиеттерді қажет ететін жоғары технологиялық қолданбаларда пайдалануға арналған. Олар оптоэлектроникада, соның ішінде ультракүлгін фотодетекторларда, лазерлік медиада, сцинтилляциялық детекторларда және дозиметрия жүйелерінде қолданылады. Энергетика және атом өнеркәсібінде материалдар нейтрондық, γ- және иондық сәулелену детекторлары, реактор өзегін бақылау және жоғары дозаны бақылау үшін қолданылады. Олар сондай-ақ криогендік фотоникада, ғарыштық құрылғыларда, медициналық бейнелеуде және агрессивті сәулелену орталарына арналған сенсорларда қолдануға уәде береді.