Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Бақытқызы Айзат «8D05323 – Техникалық физика» білім беру бағдарламасы бойынша «Иондармен сәулеленген галий оксиді монокристалдарының төмен температуралық люминесценциясы» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Техникалық физика кафедрасы» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - орыс тілінде
Ресми рецензенттер:
Кисабекова Әсемгүл Ағыбайқызы – философия докторы (PhD), қауымдастырылған профессор, «Математика және физика» білім беру бағдарламасының жетекшісі, Әлкей Марғұлан атындағы Павлодар педагогикалық университеті, Павлодар қаласы, Қазақстан Республикасы;
Балтабеков Асхат Секербаевич – физика-математика ғылымдарының кандидаты, PhD, Е.А. Бөкетов атындағы Қарағанды ұлттық зерттеу университетінің ғылыми жұмыстар жөніндегі декан орынбасары, физика және нанотехнология кафедрасының қауымдастырылған профессоры, Қарағанды қ., Қазақстан Республикасы.
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Шункеев Куанышбек Шункеевич – физика-математика ғылымдарының докторы, профессор, Қ. Жұбанов атындағы Ақтөбе өңірлік университеті, «Материалдардың радиациалық физикасы» ҒЗО директоры, Ақтөбе қ-сы, Қазақстан Республикасы;
Ногай Адольф Сергеевич – физика-математика ғылымдарының докторы, профессор, С. Сейфулин атындағы Қазақ агротехникалық зерттеу университеті, «Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» кафедрасының профессоры, Астана қ-сы, Қазақстан Республикасы;
– Қайнарбай Асет Жұмабекұлы – физика-математика ғылымдарының кандидаты, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің Техникалық физика кафедрасының қауымдастырылған профессоры, Астана, Қазақстан Республикасы.
Ғылыми кеңесшілері:
Даулетбекова Алма Кабдиновна – физика-математика ғылымдарының кандидаты, профессор, Л.Н. Гумилев атындағы ЕҰУ Техникалық физика кафедрасы
Попов Анатолий Иванович – физика докторы, PhD, профессор, Латвия университеті, Қатты денелер физикасы институтының жетекші ғылыми қызметкері, Рига қ-сы, Латвия
Қорғау 2026 жылғы 22 мамыр, сағат 14:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D05323 – Техникалық физика» мамандығы бойынша «8D053 – Физикалық және химиялық ғылымдар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі онлайн форматта өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: https://share.kz/g3ksV
Мекен-жайы: Астана қаласы, Қажымұқан көшесі, 13, № 310 аудиторияда
Аңдатпа (қаз.): Ga2O3 материалын иондық сәулелену әсерінде зерттеудің өзектілігі оның радиацияға төзімді оптоэлектрондық құрылғыларда, сцинтилляторларда және сәулелену детекторларында қолдану мүмкіндіктерімен байланысты. Мұндай құрылғылар ғарыштық радиация жағдайында, үдеткіш кешендерінде және ядролық қондырғыларда жұмыс істейді. β-Ga2O3-тың электрлік және құрылымдық қасиеттеріне арналған көптеген зерттеулерге қарамастан, ауыр иондармен сәулелендірілген монокристалдардың төмен температуралық люминесценциясын жүйелі түрде зерттеу әлі де жеткіліксіз деңгейде. Осыған байланысты электрондық және ядролық энергия шығындарының әртүрлі қатынасына ие иондық сәулеленудің Ga2O3-тың өзіндік люминесценциясының спектрлік және кинетикалық сипаттамаларына әсерін зерттеу маңызды іргелі ғылыми міндет болып табылады. Мұндай зерттеулер материалдың радиациялық тұрақтылығын бағалауға және оны нақты пайдалану жағдайларындағы мінез-құлқын болжауға тікелей мүмкіндік береді. Диссертациялық жұмыстың мақсаты. Диссертациялық жұмыстың мақсаты – бастапқы β-Ga2O3 монокристалдарының люминесценттік қасиеттерін кешенді түрде сипаттау, әртүрлі энергиядағы азот және ксенон иондарымен сәулелендірудің олардың люминесценттік және құрылымдық қасиеттеріне әсер ету заңдылықтарын анықтау, сондай-ақ қуатты электрон-сәулелік әсер ету әдісі арқылы галлий оксиді керамикасын синтездеу мүмкіндігін көрсету. Қойылған мақсатқа жету үшін жұмыста келесі міндеттер шешілді: 1. β-Ga2O3 монокристалдарының төмен температуралық фотолюминесценциясының спектрлік құрамын және температуралық эволюциясын зерттеп, негізгі сәуле шығаратын орталықтарды және рекомбинация механизмдерін анықтау. 2. 24,5 МэВ энергиялы азот иондарымен сәулелендірудің β-Ga2O3-тың оптикалық жұтылуына, люминесценттік қасиеттеріне және фотолюминесценцияның өшу кинетикасына кең флюенс диапазонында әсерін анықтау. 3. 231 МэВ энергиялы жылдам ауыр ксенон иондарымен сәулелендіру нәтижесінде β-Ga2O3 монокристалдарында пайда болатын құрылымдық және люминесценттік өзгерістерді талдап, радиациялық-индукцияланған ақаулық күйлердің ерекшеліктерін анықтау. 4. Радиациялық әсер параметрлері, түзілетін ақаулар типі және сәуле шығаратын рекомбинация механизмдерінің өзгеруі арасындағы өзара байланыстарды люминесценцияның қоздыру спектрлері мен уақыттық сипаттамаларын кешенді талдау негізінде анықтау. 5. Қуатты электрон-сәулелік әсер ету әдісі арқылы β-Ga2O3 керамикасын синтездеп, оның құрылымдық және люминесценттік қасиеттерін монокристалдармен салыстыра отырып зерттеу. Қорғауға ұсынылатын негізгі тұжырымдар. 1. β-Ga2O3 фотолюминесценциясының температуралық эволюциясы өзіндік сәуле шығаратын орталықтардың бәсекелестігімен және экситон тәрізді және донор-акцепторлық күйлер арасындағы күшті электрон-фонондық өзара әрекеттесумен анықталады; қыздыру кезінде жолақтардың үлестері қайта бөлініп, екі сатылы термиялық сөну байқалады. 2. Температураның артуымен люминесценцияның өшу уақытының қысқаруы және қоздыру спектрлерінің трансформациясы сәуле шығармайтын каналдардың белсенуімен және аймақаралық қоздыру тиімділігінің өзгеруімен байланысты. Бұл кинетикалық және спектрлік сипаттамалардың үйлесімді қайта құрылуына әкеледі. 3. β-Ga2O3 кристалдарын азот иондарымен (24,5 МэВ) сәулелендіру флюенске пропорционалды радиациялық ақаулардың жиналуына әкеледі. Бұл құбылыс негізгі люминесценция орталықтарының спектралдық сипаттамалары сақталған жағдайда, сәуле шығармайтын рекомбинация арналарының күшеюі нәтижесінде люминесценция қарқындылығының төмендеуі арқылы байқалады. 4. β-Ga2O3 кристалдарын жоғары энергиялы Xe иондарымен (231 МэВ) сәулелендіру ион тректері аймағында тордың құрылымдық ретсізденуін және жартылай аморфтануын туғызады, нәтижесінде оқшауланған галлий вакансияларымен байланысты қарқынды жасыл люминесценцияға жауапты ақаулық күйлер қалыптасады. 5. Электрон-сәулелік әдіс моноклиндік β-Ga2O3 керамикасын жоғары жылдамдықпен синтездеуге мүмкіндік береді; 1000 °C температурадағы кейінгі күйдіру материалдың стехиометриясын қалпына келтіріп, құрылымдық жетілуін арттырады. Ғылыми жаңалығы. 1. Алғаш рет β-Ga2O3 галлий оксидіндегі люминесценцияның температуралық сөнуін сипаттайтын модификацияланған модель ұсынылып, эксперименттік түрде дәлелденді. Бұл модель сәуле шығармайтын рекомбинация каналдарымен қатар, ұсақ тұзақтардан заряд тасымалдаушылардың босап шығуы есебінен сәуле шығаратын деңгейлердің термиялық толықтырылуын да ескереді. Бұл тәсіл аралық температуралар аймағында көк люминесценция жолағы интенсивтілігінің аномальды өсуін түсіндіруге мүмкіндік берді. 2. Шамамен 140 К температурасы критикалық температура ретінде анықталды. Бұл температурада экситондық табиғаттағы әлсіз локализацияланған күйлерге тән рекомбинация механизмдерінен терең ақаулық деңгейлердің қатысуымен жүретін рекомбинация процестеріне ауысу байқалады. Сонымен қатар бұл ауысу электрон-фонондық өзара әрекеттесу параметрлерінің өзгеруімен қатар жүреді. 3. β-Ga2O3 кристалының оптикалық сипаттамаларының 24,5 МэВ энергиялы азот иондарымен сәулелендіру флюенсіне тәуелділігі анықталды. Флюенстің артуы рентгенолюминесценцияның жарық шығымының 20-40 % төмендеуіне, 3,5-4,5 эВ аймағында тыйым салынған аймақ астындағы оптикалық жұтылудың пайда болуына, сондай-ақ вакуумдық ультракүлгін аймақта қоздыру спектрлерінің қарқындылығының үлестірілуіне алып келетінін көрсетілді. Бұл құбылыс экситондық максимумдардың әлсіреуімен және аймақаралық қоздыру шегінің бұлдырлануымен сипатталады. 4. β-Ga2O3 кристалдарында 231 МэВ энергиялы жоғары энергиялық ксенон иондарының әсері нәтижесінде ғана пайда болатын спектрдің жасыл және қызыл аймақтарындағы төмен энергиялы люминесценция жолақтары алғаш рет анықталды. Бұл жолақтардың табиғаты ауыр ион тректерінде түзілетін мультивакансиялық ақаулық кешендердің қалыптасуымен байланысты екендігі жөнінде интерпретация ұсынылды. 5. Алғаш рет жеделдетілген электрондардың қуатты шоғы әсерінде фазалық тұрғыдан таза β-Ga2O3 керамикасын бір сатылы синтездеудің жоғары тиімділігі көрсетілді. Бұл әдіс тугоплавкий оксидтік функционалдық материалдарды экспресс-тәсілмен алуға мүмкіндік береді. Ғылымды дамыту бағыттарына немесе мемлекеттік бағдарламаларға сәйкестігі. Диссертациялық зерттеу Қазақстан Республикасында айқындалған ғылыми-технологиялық даму басымдықтарына толық сәйкес келеді және ұлттық ғылым мен инновациялар жүйесінің өзекті міндеттерін шешуге бағытталған. Жұмыста алынған нәтижелер жоғары ғылыми маңыздылықпен, жаңашылдығымен және негізділігімен ерекшеленеді. Олар зерттеліп отырған процестер туралы іргелі ғылыми түсініктерді тереңдетіп қана қоймай, осы салада жаңа әдіснамалық тәсілдер мен зерттеу стратегияларын қалыптастыруға мүмкіндік береді. Диссертациялық жұмыс Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің екі гранттық жобасы аясында орындалды: AP14870696 «Радиациялық тұрақтылығы жоғары және оптоэлектрондық қасиеттері жақсартылған галлий оксиді негізіндегі жаңа керамикалық қосылыстар» (2022–2024 жж.) және AP23488995 «Жаңа диэлектрлік функционалдық материалдар – Теориялық және эксперименттік талдау» (2024–2026 жж.). Ізденушінің жарияланымдарды дайындаудағы үлесі. Диссертацияда ұсынылған нәтижелер автордың тікелей қатысуымен, сондай-ақ Л. Н. Гумилёв атындағы Еуразия ұлттық университетінің техникалық физика кафедрасының қызметкерлерімен және Латвия университетінің Қатты дене физикасы институтының зерттеушілерімен бірлескен ғылыми жұмыстар барысында алынған. Эксперименттік зерттеулердің елеулі бөлігі, сондай-ақ алынған нәтижелерді интерпретациялау мен талқылау ғылыми кеңесшілер – профессор Анатолий Иванович Попов пен профессор Алма Кабдиновна Даулетбекованың белсенді қатысуымен жүргізілді. Сонымен қатар вакуумдық ультракүлгін (ВУК) аймақта қоздыру арқылы жүргізілген эксперименттер жетекші халықаралық ғылыми орталықтардың инфрақұрылымын пайдалану арқылы жүзеге асырылды. Олар: Германиядағы Неміс электрондық синхротроны DESY (Гамбург) – PETRA III жинақтаушы сақинасының P66 уақыт бойынша ажыратылған люминесценция арнасы, сондай-ақ Лунд университетіндегі MAX IV синхротрон көзі – FinEstBeAMS арнасы. Жоғары интенсивті ВУК-сәулелену шоқтарын пайдалану бірегей эксперименттік деректер алуға мүмкіндік беріп, диссертациялық зерттеудің ғылыми мазмұнын едәуір тереңдетті және спектроскопиялық өлшеулердің жоғары дәлдігіне қол жеткізуді қамтамасыз етті. Диссертация құрылымы. Диссертация кіріспеден, бес негізгі тараудан, қорытындыдан және библиографиядан тұрады. Жұмыстың жалпы көлемі 107 бет. Мәтін 48 суретпен безендірілген және 7 кестеден тұрады. Библиография 131 атаудан тұрады.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=A_XKGJkFW0A
