В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Бекайдаровича Асхата Какимов на тему «Характеризация новых керамических соединений на основе оксида галлия» по образовательной программе «8D05323 – Техническая физика».
Диссертация выполнена на кафедре «Кафедра Технической физики» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева.
Язык защиты - на русском
Официальные рецензенты:
– Сагимбаева Шынар Жанузаковна - кандидат физико-математических наук, ассоциированный профессор кафедры физики Актюбинского регионального университета им. К. Жубанова, г. Актобе, Республика Казахстан;
– Афанасьев Дмитрий Анатольевич – доктор философии (PhD), доцент кафедры радиофизики и электроники Карагандинского национального исследовательского университета имени академика Е.А. Букетова, г. Караганда, Республика Казахстан.
Временные члены Диссертационного совета:
– Бекмырза Кенжебатыр Жағыпарұлы – доктор философии (PhD), доцент кафедры «Техническая физика» ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, г. Астана, Республика Казахстан.
– Сериков Тимур Маратович - доктор философии (PhD), ассоциированный профессор, декан физико-технического факультета Карагандинского национального исследовательского университета имени Е.А. Букетова, г. Караганда, Республика Казахстан;
– Кисабекова Асемгуль Агибаевна – доктор философии (PhD), профессор, руководитель образовательной программы «Математика и физика», НАО «Павлодарский педагогический университет имени Әлкей Марғұлан», г. Павлодар, Республика Казахстан.
Научные консультанты:
Карипбаев Жакып Тлеубаевич – доктор философии (PhD), ассоцированный профессор кафедры «Техническая физика» ЕНУ имени Л.Н. Гумилева, г. Астана, Республика Казахстан;
Попов Анатолий Иванович – доктор физики, PhD, профессор, Университет Латвии, ведущий научный сотрудник Института физики твердого тела, г. Рига, Латвия.
Защита состоится: 24 апреля 2026 года 14:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D053 – Физические и химические науки» по специальности «8D05323 – Техническая физика» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Заседание диссертационного совета состоится в офлайн и онлайн формате.
Ссылка: https://share.kz/g2k5H
Адрес: г. Астана, ул. Кажымукана, 13, аудитории №310
Аннотация (рус.): Цель диссертационной работы – разработать и обосновать оптимальные методы синтеза и модификации керамических материалов на основе β-Ga2O3 и ZnGa2O4, установить связи «структура–дефекты–оптические/люминесцентные свойства–сенсорный отклик» и показать применимость полученных материалов для задач оптоэлектроники и высокотемпературной газовой сенсорики. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: 1. Структурная характеризация β-Ga2O3-фазы (C2/m) в Ga2O3: Eu по данным XRD и количественно определить параметры решётки и объём элементарной ячейки. 2. Оценить степень кристалличности и микроструктурные параметры Ga2O3: Eu (размер кристаллитов, микродеформации) и использовать их как доказательную базу успешности электронно-пучкового синтеза. 3. Исследовать спектры люминесценции Ga2O3: Eu и вклад «собственного» излучения матрицы и линий Eu3+; проанализировать температурно-зависимый перенос энергии матрица → Eu3+. 4. Установить температурные закономерности люминесценции Ga2O3: Eu в диапазоне 6 – 300 К и определить параметры термического тушения (энергии активации) для ключевых полос. 5. Синтезировать ZnGa2O4 (ZGO) и ZnGa2O4: Er (ZGO+Er) твердофазным методом (1500 °C, 10 ч), выполнить фазовый анализ и подтвердить встраивание Er по совокупности XRD/XPS/оптических данных. 6. Исследовать газочувствительные свойства ZGO и ZGO+Er к CH4: температурные и концентрационные зависимости отклика, кинетику отклика/восстановления, а также оценить влияние легирования Er на базовое сопротивление и величину отклика. Методы исследования: Методика исследования основана на электронно-лучевому синтезе, реализованному в диссертации: облучение подготовленной оксидной смеси электронным пучком высокой энергии. В отличие от традиционного печного синтеза, электронно-лучевая обработка характеризуется объёмным и быстрым вводом энергии, резким сокращением технологического цикла и потенциальной возможностью масштабирования за счёт высокой производительности источника энергии. Существенным достоинством электронно-лучевого синтеза является также снижение общей энергозатратности процесса и сокращение числа промежуточных операций, что особенно важно для тугоплавких оксидов. Актуальность данного метода синтеза обусловлена не только технологической скоростью, но и возможностью управляемого формирования дефектной структуры, что особенно важно для широкозонных оксидов, где дефекты определяют значительную часть функционального отклика. Положения, выносимые на защиту: 1. Люминесценция керамики Ga2O3: Eu демонстрирует температурно-зависимое термическое тушение, сопровождающееся перераспределением излучательных каналов от экситонно-дефектного излучения β-Ga2O3 к внутриионным 4f–4f переходам ионов Eu3+. 2. Температурное уширение спектров люминесценции Ga2O3: Eu носит динамический характер и обусловлено усилением экситон-фононного взаимодействия в дефектной β-Ga2O3-матрице; ВУФ-синхротронное возбуждение при 7 К обеспечивает эффективный перенос энергии от матрицы к ионам Eu3+. 3. Фазовый состав ZnGa2O4 при легировании Er характеризуется преобладанием шпинельной фазы ZnGa2O4 и формированием вторичной фазы Er₃Ga₅O₁₂ вследствие частичного взаимодействия Er2O3 с Ga2O3 при высокотемпературном отжиге. 4. Керамика ZnGa2O4 проявляет газочувствительность к CH4 в высокотемпературной области, при этом легирование Er существенно усиливает сенсорный отклик, снижает базовое сопротивление и расширяет диапазон рабочих температур; концентрационная зависимость отклика подчиняется степенному закону. Научная новизна исследования: 1. Получены и систематизированы количественные структурные доказательства формирования β-Ga2O3: Eu после EBAS (C2/m; параметры решётки; кристалличность 99,58%; нанокристаллиты ~22 нм; низкая микродеформация), что формирует воспроизводимую «метрологию качества» материала. 2. Установлены температурные механизмы изменения спектров люминесценции Ga2O3: Eu в диапазоне 6 – 300 К и определены энергии активации термического тушения (45 и 187 мэВ), а также показана смена доминирования Eu3+ линии над свечением матрицы при нагреве. 3. Впервые для синтезированных в работе образцов ZGO и ZGO + Er выполнена комплексная корреляция XRD – XPS – оптических данных, подтверждающая встраивание Er и появление вторичной фазы Er3Ga5O12 при сохранении доминирующей шпинельной структуры ZnGa2O4. 4. Показано, что легирование Er переводит ZnGa2O4 в режим высокой чувствительности к CH4 при 650 °C, увеличивая отклик на два порядка по сравнению с чистым образцом при близких электрических условиях, и определены кинетические/концентрационные параметры отклика (включая показатель m и характерные времена). Соответствие направлениям развития науки или государственным программам. Диссертационная работа в полной мере согласуется с приоритетными направлениями развития науки, определёнными в Республике Казахстан, и органично вписывается в стратегические задачи, стоящие перед отечественной научно-технической сферой. Представленные в исследовании результаты обладают высокой степенью новизны и научной обоснованности, формируя целостный комплекс выводов, который существенно дополняет существующие представления в соответствующих областях знаний. Полученные данные не только расширяют фундаментальные основы изучаемых процессов, но и создают предпосылки для разработки новых подходов и методологий в рамках исследуемого научного направления. Данная диссертационная работы была проведена в рамках двух научных проектов грантового финансирования МВОН РК AP14870696 «Новые керамические соединения на основе оксида галлия с повышенной радиационной стойкостью и улучшенными оптоэлектронными свойствами» 2022-2024 гг. и AP23488995 «Новые диэлектрические функциональные материалы – Теоретический и экспериментальный анализ» 2024-2026 гг. Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались на 3 международных конференциях: 1. 21st International Conference on Radiation Effects in Insulators (REI-21). Fukuoka, Japan, 03 – 09.09.2023 2. R. Neutron and synchrotron x-ray methods and applications in engineering materials and processes (E-MRS 2023). Warsaw, Poland, 18 – 21.09.2023 3. 12TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation (LUMDETR 2024). Riga, Latvia. 16 – 21.06.2024 Публикации. По материалам диссертации было опубликовано 2 статьи индексируемые в Web of Science Core Collection и Scopus: 1. K. K. Kumarbekov, A. B. Kakimov, M. T. Kassymzhanov, Y. Suchikova, M. G. Brik, M. Kemere, Zh. T. Karipbayev, Ch.-g. Ma, M. Piasecki, M. Konuhova «Temperature-dependent luminescence of europium-doped Ga2O3 ceramics», Optical Materials: X, Volume 25, February 2025, 100392 2. A. V. Almaev, Zh. T. Karipbayev, A. B. Kakimov, O. I. Kukenov, A. O. Korchemagin, A. M. Zhunusbekov, L. A. Mochalov, A. V. Koroleva, E. V. Zhizhin and A. Popov «High-Temperature Methane Sensors Based on ZnGa2O4: Er Ceramics for Combustion Monitoring», Technologies 2025, 13(7), 286 Cтруктура диссертации. Диссертационная работа состоит из 85 машинописных страниц, включает 25 рисунков, 11 таблиц, а также 123 литературных источника, отражающих использование литературных и экспериментальных данных, полученных в ходе исследования. Диссертация включает введение, четырех основных глав, заключение и список использованных источников. Каждая глава завершается краткими выводами, а в заключении представлены обобщённые результаты экспериментальных работ и основные выводы исследования.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://www.youtube.com/watch?v=BX-hfOYMWpM Какимов
