Effect of 1.9-MeV electron irradiation on characteristics of reactively-pressed TiB₂–TiС ceramic composites

Considered in this paper is the effect of electron irradiation on the phasestructural state and micromechanical characteristics of reactively- and nonreactivelypressed TiB₂–TiС composite ceramic materials. It is shown that reactively-pressed specimens after irradiation demonstrate a growing tendency to phase formation, which considerably affects proceeding of relaxation processes in them. This special feature of reactively-pressed ceramics can improve radiation resistance of construction material

Effect of neutron irradiation on non-equilibrium HfB₂-B₄C composites

We studied the effect of neutron irradiation on composite material HfC-HfB₂- C made using rapid reactive hot pressing technology. The histograms of microhardness and results of X-ray phase analysis, obtained both before and after neutron and electron irradiation of the samples, were considered. It was found that secondary electrons make a considerable contribution at low-fluence (~10¹⁴ neutron/cm² ) neutron irradiation. Afluence range was determined at which reduction of composite material microhardness is observed

Structure and luminescence study of nanoporous silicon layers with high internal surface

In this work, the technique of formation of homogeneous nanoporous silicon layers with high internal surface on solar cell substrates by stain etching is developed. Emission and structure properties of such layers were studied by photoluminescence (PL), photoluminescence excitation, Auger electronic spectroscopy, atomic force microscopy and scanning tunnel microscopy methods. It was observed that nanoporous layers are of high homogeneity and their thickness is ~20-25 nm. It was shown that the higher PL intensity of such layers in comparison with PL intensity of the layers prepared on standard substrates in the same regimes is connected with the higher internal surface. The increase of PL intensity during prolonged aging in air at the room temperature was observed

Evidence for photochemical transformations in porous silicon

The dynamics of the variation of photoluminescence intensity (PLI) of porous silicon (PS) samples subjected to laser irradiation (337 nm, 3.7 mW) during their ageing in air has been studied. The PLI turned out to increase rapidly under UV irradiation and to flatten out in several hours. The subsequent irradiation leads to intensity degradation, which may be explained by the luminescence fatigue effect. At the same time, the PLI of the unilluminated sample almost does not change during the experiment. It turned out that the anomaly as a small surge down is observed on the PLI evolution curve at the stage of the initial monotonous increase of PLI after a short-time (1 to 2 minutes) interruption of the laser illumination of the sample, whereas this anomaly is a surge up at the stage of the monotonous fall of the PLI curve. In the case of a long-time (tens of hours) discontinuation of illumination, the anomaly was similar for all the portions of the PLI curve. The described results are explained by effect of two competing factors which are the luminescence fatigue and light-induced formation of unstable (molecular) chemical bonds that can transform to the stable atomic ones

Effect of weak magnetic field on structural arrangement of extrinsic oxygen atoms and mechanical properties of silicon monocrystals

IR spectroscopy study is indicative of the change in the relative concentration of interstitial oxygen in silicon monocrystals after their treatment by using the magnetic field. This is an evidence of a considerable effect of magnetic field on the defect structure of the investigated crystals

Magnetic-Field-Stimulated Modification of Surface Charge and Defect Content in Silicon for Solar Energy Storage

The effect of a weak static magnetic field on the structure and charge state of silicon for solar energy storage is investigated. As found, the magnetic-fieldstimulated changes in the defect—impurity state and surface potential are reversible.В роботі досліджено вплив слабкого сталого магнітного поля на структуру та зарядовий стан кремнію для сонячної енергетики. Виявлено, що магнітостимульовані зміни дефектно-домішкового стану та поверхневого потенціалу мають зворотній характер.В работе исследуется влияние слабого постоянного магнитного поля на структуру и зарядовое состояние кремния для солнечной энергетики. Обнаружено, что магнитостимулированные изменения дефектно-примесного состояния и поверхностного потенциала носят обратимый характер

Calculation of fracture toughness for a biphase ceramic material

А model for biphase ceramic material fracture toughness prognosis is proposed based on the estimation of influence of second phase mechanical properties and grain size and taking into account the possibility of rounding of the second phase grains by the crack front. The dependence of grain composite fracture toughness on high modulus grain volume fraction is shown to have an extreme. The maximum magnitude as well as its position is shown to be depended on matrix-inclusion grain size ratio.Представлена модель для прогнозирования коэффициента трещиностойкости двухфазного керамического материала, основанная на оценке вклада в трещинностойкость зерен второй фазы, исходя из их размеров, физико-механических свойств и учитывая возможность огибания их фронтом трещины. Показано, что зависимость трещиностойкости зернистого композита от объемного содержания высокомодульных включений имеет экстремальный характер, причем как высота, так и положение максимума зависит от соотношения размеров зерен матрицы и включений.Представлено модель для прогнозування коефiцiєнтa трiщиностiйкостi двофазного керамiчного матерiалу, що базується на оцiнцi вкладу у трiщиностiйкiсть зерен другої фази, виходячи з їхнiх розмiрiв, фiзико-механiчних властивостей та враховуючи можливiсть огинання їх фронтом трiщини. Показано, що залежнiсть трiщиностiйкостi зернистого композиту вiд об'ємного вмiсту високомодульних включень має екстремальний характер, причому як величина, так i положення максимуму залежить вiд спiввiдношення мiж розмiрами зерен матрицi та включень

A theoretical model for calculation of biphase composite failure energy

А conjunction of two approaches to the estimation of composite material strength characteristics is reported. The first approach is based on taking into account the influence of crack front bending between two stoppers (delay sites). In this case, the strength is increased because of the additional energy expenditure for the crack front elongation. The second approach is based on the evaluation of the influence of physical and mechanical characteristics of both phases as well as upon the character of the stopper overcoming. The presented model has been used to calculate the failure energy of S₃N₄-SiC composite with different grain size ratios.В работе представлено объединение двух подходов к оценке прочностных характеристик композиционных материалов. Первый подход основан на учёте выгибания фронта трещины между двумя местами задержки (стопорами). При этом прочность повышается в результате добавочных энергетических затрат на удлинение фронта. Сущность второго подхода заключается в учёте влияния механических характеристик обеих фаз на характер преодоления трещиной стопоров. Представленная модель использована для оценки энергии разрушения композита S₃N₄-SiC с разными соотношениями размеров зерен обеих фаз.У роботi представлено об'єднання двох пiдходiв до оцiнки мiцнiсних характеристик композицiйних матерiалiв. Перший пiдхiд засновано на урахуваннi вигинання фронту трiщини мiж двома мiсцями затримки (стопорами). При цьому мiцнiсть пiдвищується у результатi додаткових енергетичних витрат на видовження фронту. Сутнiсть другого пiдходу полягає у врахуваннi впливу механiчних характеристик обох фаз на характер подолання трiщиною стопорiв. Представлена модель використана для оцiнки енергii руйнування композита S₃N₄-SiC iз рiзними спiввiдношеннями розмiрiв зерен обох фаз

Post-anodic formation of luminescent porous silicon layers in atmospheric environment

The changes occuring in HF pre-etched porous silicon (PS) samples during aging are studied by measurement of photoluminescence (PL) and IR transmission spectra. The PL behavior of the etched sample is found to depend on the time of PS pre-exposure to the air after anodizing and, hence, on the initial luminescence quantum yield. The results are explained by the PS structure modification during the etching and oxidation of the samples.С помощью спектроскопии фотолюминесценции (ФЛ) и ИК поглощения исследовались изменения, происходящие в процессе старения травленных в HF образцов пористого кремния (ПК). Поведение ФЛ травленных образцов зависит от длительности предварительного экспонирования ПК на воздухе после анодирования и, соответствено, начального квантового выхода люминесценции. Полученные результаты объясняются модификацией структуры ПК в процессе травления и окисления образцов.За допомогою спектроскопії фотолюмінесценції (ФЛ) та ІЧ поглинання досліджувалися зміни, що відбуваються у процесі старіння травлених у HF зразків поруватого кремнію (ПК). Поведінка ФЛ зразків, що травилися, залежить від тривалості попереднього експонування ПК на повітрі після анодування і, відповідно, початкового квантового виходу люмінесценції. Отримані результати пояснюються модифікацією структури ПК протягом травлення та окислення зразків