Професор Стадник В. Й. – керівник держбюджетної теми Фз-53Ф “Нові матеріали функціональної електроніки на основі напівпровідникових та діелектричних кристалів груп А4ВХ6 та А2ВХ4” (01.01.2017 – 31.12.2019) та співкерівник теми з Державним фондом фундаментальних досліджень Ф76/77-2018 (Фз-5-18) “Синтез нового класу кристалічних матеріалів групи А2ВХ4 та дослідження перспектив їх ефективного застосування у приладах управління електромагнітним випромінюванням” (30.08.2017 – 31.12.2017; 01.09.2018 – 30.11.2018).
Держбюджетна тема Фз-53Ф “Нові матеріали функціональної електроніки на основі напівпровідникових та діелектричних кристалів груп А4ВХ6 та А2ВХ4“:
Мета роботи: розробка фундаментальних основ технології та синтезу наноструктурованих матеріалів на основі кристалів А2ВХ4 та А4ВХ6, у т.ч. тих, що володіють інверсією знаку двопроменезаломлення та мають високу анізотропію фізичних характеристик; дослідження параметрів комірки, просторової групи симетрії, спектрів пропускання, відбивання та поглинання; температурних і спектральних змін показників заломлення, двопроменезаломлення, оптичної активності та дихроїзму.
У роботі передбачається дослідити структурні перетворення, вплив заміщення елементів структури на оптичні властивості, а також вплив зовнішніх чинників (тиск, температура, електричні та магнітні поля, опромінення) на зміну електронних властивостей об’ємних кристалів і нанокристалів.
Синтезовано кристали LiNH4SO4 α- та β-модифікацій, кристали з несумірною фазою Rb2ZnCl4 (ТХЦР), а також тверді розчини заміщення InxTl1–хІ. Досліджено вплив одновісних напружень на спектральні та температурні зміни показників заломленняni кристалів ТХЦP. Установлено, що в досліджуваному спектральному та температурному діапазонах дисперсія ni(λ) механічно вільних і затиснутих кристалів нормальна. Вивчено баричні зміни ni, розраховані кристалоооптичні параметри механічно деформованих кристалів. Розраховано зонно-енергетичну структуру кристалів ЛАС. Як кількісну міру дисперсії електронних рівнів розглянуто ефективну масу носіїв заряду, отриману для вершини валентної зони та дна зони провідності. Використовуючи розраховані повні та парціальні густини станів, встановлено генезис розрахованих зон.
Досліджено інфрачервоні спектри відбивання в діапазоні хвильових чисел 700-1700 см-1 механічно вільного та одновісно затиснутого кристалу LiNH4SO4. Отримано частоти смуг відбивання, повздовжніх νLO і поперечних νТO коливань, константи затухання g і сили осцилятора f. За допомогою дисперсійних співвідношень Крамерса–Кроніга та спектрами відбивання отримано й проаналізовано баричні зміни спектральних залежностей оптичних сталих. Проведено розрахунки зонно-енергетичної структури кристалів LiNH4SO4 двох модифікацій з використанням теорії функціонала густини. Встановлено низьку дисперсію енергетичних рівнів E(k) для точок високої симетрії зони Бріллюена з використанням різних функціоналів. Оцінено значення ширини забороненої зони.
Опубліковано 18 статей у журналах з імпакт-фактором, 10 тез доповідей у матеріалах міжнародних конференцій, що індексуються Scopus, отримано 3 патенти України на корисну модель та винахід, захищено дисертаційні роботи М. В. Коваленко “Електронна енергетична структура, оптико-спектральні та сенсорні властивості наноструктур на основі ZnO” (науковий керівник – доц., к. ф.-м. н. Бовгира О. В., спеціальність – 01.04.10 “фізика напівпровідників і діелектриків”, 2017 р.); А. І. Кашуба “Трансформація енергетичних зон та оптичних параметрів твердих розчинів заміщення галогенідів індію і талію”(науковий керівник – проф., д. ф.-м. н. Франів А. В., спеціальність – 01.04.10 “фізика напівпровідників і діелектриків”, 2018 р.); В. Б. Стахура “Оптико-електронні властивості одновісно затиснутих несумірно модульованих кристалів Rb2ZnCl4” (науковий керівник – доц., к. ф.-м. н. Курляк В.Ю., спеціальність – 01.04.10 “фізика напівпровідників і діелектриків”, 2018 р.) та М. Я. Рудиш “Оптико-електронні властивості кристалів літій амоній сульфату під дією одновісних тисків” (науковий керівник – проф., д. ф.-м. н. В. Й. Стадник, спеціальність – 01.04.10 “фізика напівпровідників і діелектриків”, 2018 р.).
Тема з Державним фондом фундаментальних досліджень Ф76/77-2018 (Фз-5-18) “Синтез нового класу кристалічних матеріалів групи А2ВХ4 та дослідження перспектив їх ефективного застосування у приладах управління електромагнітним випромінюванням“:
Синтезовано кристали LiNH4SO4 (ЛАС), K1.75(NH4)0.25SO4) (КАС) та (NH4)2SO4 (СА) хорошої оптичної якості, визначено їх просторову групу симетрії та параметри елементарної комірки; досліджено дисперсійні та температурні залежності показників заломлення nі(λ) та двопроменезаломлення Δnі(λ) цих кристалів; для кристала КАС на довжині хвилі λ=500 нм за температур T01≈541 К і T02≈589 К виявлені дві ізотропні точки, які відповідають рівностям показників заломлення nz=ny і nz=nx; побудовані температурно-спектрально-баричні діаграми ізотропного стану кристала K1,75(NH4)0,25SO4, які дозволяють знайти співвідношення між деформаціями оптичної індикатриси, зумовлені змінами температури, одновісного стискання або довжини хвилі. Досліджено дисперсію показників заломленняn(λ) кристалів LiNH4SO4 двох модифікацій у видимій ділянці спектра для трьох кристалофізичних напрямків і встановлено, що вони володіють значною анізотропією. Досліджено двопроменезаломлюючі властивості кристалів і виявлено наявність ізотропних точок: для α-модифікації – у довгохвильовій ділянці спектра, для β – у короткохвильовій. Запропоновано використовувати кристали LiNH4SO4 та K1,75(NH4)0,25SO4 як нові кристали з ізотропною точкою в доступних температурному та спектральному діапазонах.
За результатами опубліковано 5 статті у журналах з імпакт-фактором; 5 тез доповідей у матеріалах міжнародних конференцій, що індексуються Scopus.
Науковими інтересами та дослідженнями працівників кафедри є:
- рефрактивні параметри механічно вільних й затиснутих одновісними тисками кристалічних фероїків;
- фазові перетворення у кристалічних діелектриках та фізика несумірних фаз;
- кінетичні ефекти в напівпровідникових монокристалах, термодинаміка утворення та електронні властивості нано- та субмікронних кластерів у напівпровідниках;
- спектрально-люмінесцентні властивості широкозонних діелектричних кристалів, радіаційно-чутливі властивості сцинтиляційних матеріалів та люмінофорів;
- оптичні та електрофізичні властивості провідних полімерів;
- люмінесцентно-кінетичні параметри кристалів та розрахунок їхньої електронної енергетичної структури;
- високоточна поляриметрія, комп’ютеризація оптичного експерименту;
- оптико-люмінесцентні та електрофізичні властивості монокристалічних матеріалів на основі галогенідів і оксидів металів.