|
|
|
|
|
|
|
|
"Родена съм през 1930 година в Смядово 
Баща ми Мирон Иванов Ватев беше икономист. Майка му Елена е дъщеря на Мирон Бешков, който е бил доброволец в Кримската война, преводач на свищовския руски губернатор (знаел е 7 езика); самостоятелен търговец; управител на акционерни дружества, общински служител, кмет на Свищов след Освобождението, народен представител във Великото народно събрание през 1881 година. 
На снимката от 1905 година баща ми е седнал до средната маса със семейството си. От дясната му страна е баба ми Елена, а над нея е съпругът й Иван Ватев (портретите им по-горе са от по-късно време). Дядо ми е от Ловеч, брат му Стефан беше академик, първият му братовчед А. Иширков - също, а той самият достига званието о.з. генерал. Носител е на 16 български и чужди ордени и знаци - 11 ордена за храброст от Балканската и Първата световна война и 5 като гражданско лице. Ма мен той беше най-добрият, честен и почтен човек, когото познавам. Майка ми Елена Христова хаджи Петрова е била първоначална учителка. Баща й е от Велико Търново и е бил опълченец на 15 години, а дядо й по майчина линия Н. Петков е бил също опълченец, когато е бил на 16 години. Имали са медали и опълченска пенсия. И майка ми е учила с опълченска пенсия. Нейната майка, моята баба Донка, е останала рано вдовица, заминала е за Прага да учи акушерство и дълги години беше уважавана акушерка. Брат ми Иван Миронов Ватев беше хидроинженер. Той е първият специалист у нас по направа на шлицови бетонни стени, усвоил и започнал прилагането на италианския метод в наши язовири. Съпругът ми Самуил Леон Фархи е професор по теоретична електротехника. Той е първият радиоинженер, завършил и защитил дисертация в България. Доктор хонорис кауза е на Колежа по телекомуникации и пощи. Синът ми Леон е доцент в Университета на Виржиния, занимаващ се с биоматематика. Внукът ми Самуил, завърши предсрочно следването си в Бъркли, като първенец с най-голямата награда по химия и продължи следващия етап на образованието си по химическа биология в Харвард. От 1936 до 1944 година учих в Немското училище в София. Таксата ми плащаше дядо Иван. Изглежда съм била добра ученичка - скоро с изненада открих книга, с която са ме наградили в първия прогимназиален клас. В последния клас на прогимназията заедно с една съученичка бяхме първенците, наградени с по една голяма книга, следвани от сегашния професор Кирил Арнаудов. Учението прекъснахме след бомбардировките на 10 януари 1944 година. Тогава падна бамба на кооперацията, в която живеехме и последва евакуацията ни в провинцията. През септември 1944 година започнах да уча в София в І-ва девическа гимназия в паралелка с най-висок успех в гимназията. След прекъснаве по болест от 3 години, завърших като частна ученичка през 1951 година с отличен успех. През 1951 – 1956 година следвах в Софийския университет "Св. Климент Охридски", физика със специализация.
През 1951 година (след самоподготовка) се явих на конкурс, писмен и устен, за специалността физика. Приети бяхме около 100 души. Класирана бях (доколкото помня) на 5-то място. В началните 2 години всички слушахме едни и същи лекции (в 2 потока) и мисля, че поне в част от тях бяхме заедно с математиците. Лекциите на професорите Я. Тагамлицки и Н. Обрешков ме увличаха силно и понякога ми се искаше да се прехвърля в математиката. Но увлекателни ми бяха и лекциите на професор Георги Наджаков, особено когато ни правеха демонстрации или когато ги изпъстряше със спомени от специализацията си в Париж. След края на втората година въз основа на успеха от изпитите (а за някои по политически фактори) бяхме разделени на физици-специалисти (около 30 души, сред които бях и аз) и педагози. Част от специалистите бяха профилирани като метеоролози. Повечето физици-специалисти се включихме в кръжочна работа. Започнах в кръжока по теоретична физика с ръководител проф. Асен Дацев, който скоро ме направи председател на кръжока. Спомням си колко ме измъчи подготовката на един доклад за квантовата механика на Хайзенберг (и до днес не знам дали аз бях права в тълкуванието, което исках да дам по темата). По-лек и приятен ми беше докладът за екситонната теория на Френкел. Него подготвих след като проф. Дацев ме въведе в лабораторията на проф. Милко Борисов (съпруг на сестра му). Там дойде и най-близката ми колежка Иряна Георгиева, която преди това беше при проф. Елисавета Карамихайлова. Милко Борисов ни привлече към своята тематика и така преминах към експерименталната физика, запазвайки интереса си към теоретичните основи на изучаваните явления. По това време той бе открил отрицателен фотоефект в праховиден цинков окис и, заедно със Стефан Кънев, свързваха обяснението му с екситонната теория, към която бях включена и аз. Така в дипломната си работа започнах в 1955 година първите си научни изследвания под ръководството на професор Милко Борисов. Установих експериментално в ZnO теоретически очакваното превръщане на отрицателния фотоефект в положителен с повишение на температурата. Интересът ми към отрицателните ефекти остана и се изяви в много други следващи работи. Въпреки че по време на изработване на дипломната работа Милко Борисов беше на специализация в Москва, той ме напътстваше с коментари и съвети в писмата си, за което съм му много благодарна. Заедно с Иряна бяхме първите му дипломантки. Тя работеше върху израстването на монокристали от CdS, нещо което той бе почнал да прави след командировката му в Берлин. Израстването на кристалите ставаше при много неподходящи за здравето ни условия. Често, когато миризмата на сероводород се разнасяше и вън от малката ни лаборатория, идваше професор Карамихайлова и загрижено ни обръщаше внимание на опасностите от този газ. Като виждаше, че поставяме на първо място научните цели, изтъкваше, че газът ще увреди и някои прибори.
Защитих и завърших с пълно отличие държавните изпити за дипломирането и с отличен успех от годишните изпити (4,96 по петобалната система)
 В БАН в лабораторията на Милко Борисов на 14.04.1956 година Иряна Георгиева, Милко Борисов, Стефан Кънев и Елена Ватева
През месец септември 1956 година бях назначена в Българската академия на науките по разпределение (мисля, че бяхме първия випуск студенти, завършили физика със специализация, които се разпределяха към лабораториите като технически научни сътрудници). Във връзка с решението за разширяване на развитието на изследванията по ядрена физика и енергетика бяха дадени към 15 места за ядрена физика. И аз бях в тази група (като втора по успех). Милко Борисов, който в Москва специализираше в тази област, беше запазил интересите си към физиката на твърдото тяло и бе успял да пренасочи изследванията си към въздействие на лъченията върху веществото. Знаейки моите интереси, той успя да ме включи в своята лаборатория. Иряна Георгиева не беше разпределена в тази група, въпреки че имаше по-висок успех от редица други. Тя стана асистент към катедра физика във Фисшия химико-технологически институт и наред със създаването на база за упражненията по физика и провеждането на учебна дейност, продължи научната си дейност в лабораторията на Милко Борисов.
След 1956 година първите ни изследвания бяха в направлението:
Започнахме изследванията на така наречените електрически стимулирани токове за приложение във фотометрията и дозиметрията на лъченията и за изясняване спорната им природа с отчитане на:
Ролята на дефектната структура на кристалната решетка и на възможността промените в уловките под действие на електрично поле, топлина и светлина да влязат на проводимостта, както и на
Ролята на контактите и на инжекцията на товароносители като причина за появата на тези токове, нещо, което се дискутираше от различни научни групи у нас и в чужбина.
Тези изследвания доведоха през 1958 година до първите ми научни публикации с Милко Борисов, Стефан Кънев и Иряна Георгиева.
Скоро Милко Борис бе прехвърлен на щат във Физическия факултет и аз го заместих като ръководител на самостоятелната лаборатория (но на такъв пост щях да се задържа едва след 1989 година). Да, това беше само за един ден - веднага след това прехвърлиха от факултета Стефан Кънев и той ми стана шеф. С него продължихме някои занимаващи го проблеми, но най-продължително работихме в областта на
Началните ни изследвания бяха продължени с Д. Клисурски (сега академик) върху каталитичното окисление на амоняка. Резултатите макар и публикувани в български списания имаха висока за времето си цитируемост. Впоследствие с професор Георги Близнаков публикувах (в 1963 година) научно съобщение върху влиянието на абсорбцията на газове върху проводимостта на Fe-Cr-ните катализатори. Това е първата ми научна работа, в която съм първи автор (по негово настояване).
Впрочем, още в 1958 година излезе обзорната ни работа, на Елена Ватева и Иряна Георгиева във Физико-математическото списание върху слънчеви батерии (интересът към тях може би бе породен от книгите, препоръчвани от Милко Борисов, от Глас и солнце" и др). Тя беше привлякла чуждото внимание и това беше първата ми цитирана работа, в която съм водещ първи автор, в издадена в Москва книга.
Проблемът с двата подхода за обяснение на електрически стимулираните токове (чиято роля, мисля че доизясних през 1974 година) не престана да ни занимава и доведе до развитие на две направления, първото от които беше:
Изследванията със Стефан Кънев и Надя Копаранова доведоха до публикуване на метод за определяне вида на контактите през 1965 година, който метод дълго време използвахме.
През същата 1965 година публикувах първото си самостоятелно проведено изследване, в което бе решен проблемът за появата на стабилно отрицателно съпротивление в CdS диоди при двойна инжекция от контактите. То бе положително възприето от учени в Академията на науките на Германската демократична република, където беше една от първите ми командировки в "Соцлагера" (извън него излязох едва едва след "перестройката"). Някои резултати от изследването публикувах и в чужбина във ФТТ, при което може би заради разрешението, което трябваше да имам за печатане в чужбина) професор Наджаков пожела да ми напише съпроводително писмо до редакцията.
С Иряна Георгиева и дипломанти продължавахме да работим и публикуваме в тази област. Инттересът ми към отрицателните ефекти се изяви и в друго самостоятелно изследване, при което бе открит отрицателен фотоефект в диоди от кристален (с) CdS при двойно инжекционен режим и инфра червено излъчване и условията за обръщането му в положителен, публикувано през 1969 година в Phys. stat sol. (и по-подробно в Известия на Физическия институт с Атомна научно експериментална база).
Паралелно с това изследванията в първото направление доведоха през 1968 година до направа на гама-дозиметър от широк колектив, ръководен от Стефан Кънев. Уредът бе защитен с авторско свидетелство (първото от общо 8-те, които имам).
А тематиката, развивана паралелно с двойно-инжекционната, се разшири в направление:
Изследването на рекомбинационните процеси в с-CdS чрез обобщени формули, получени при феноменологични анализи на интензитетната зависимост на фотопроводимостта, ме доведоха до предлагане на методи за определяне на различни параметри на рекомбинационни центрове и промените им при фотоиндуцирани явления (1973, 1974).
Тук бих искала да поясня защо въпреки многото работи, които имах до 1974 година, общо 27 от които 8 самостоятелни (такива са 21 от всичките ми 153 работи, 107 от които са в международни списания и книги), нямах кандидатска дисертация. Още когато постъпих на работа, поисках да започна аспирантура. Въпреки първоначалното одобрение на следващ ден Милко Борисов ми каза, че това ми е отказано, понеже щяло да "няма кой да изпълнява плана". Спомням си, че когато бях в Академията на науките на Германската демократична република, наша физичка, специализираща там, ми каза, че немците се учудвали, че не съм получила първата докторска степен. А когато Стефа Кънев ми беше шеф, той все ми казваше, че кандидати на науката ставали само за да вземат допълнителни пари. Кандидатстванията ми за специализации на Запад все се проваляха - веднъж предпочетоха П. Камаджиев, а друг път Петко Кънчев от Машинно електротехнически институт, а когато по-късно поисках да кандидатствам за немска стипендия, ме посъветваха да не го правя, тъ като съм била близо до възрастовата граница и т.н. Постепенно резултатите ми надминаха изискванията и за старши научен сътрудник. Когато разрешиха да се става ст.н.с. с хабилитационен труд в сектора на професор Стефан Кънев бяхме двама ръководещи неговите лаборатории и негови заместници. Другият колега веднага поиска да се хабилитира, а аз не се чувства по-малко достойна за това и казах, че и аз ще кандидатства. Отпуснаха 2 места и през 1974 година стана старши научен сътрудник. В една от рецензиите ми пишеше, че хабилитационният труд "Двойно-инжекционни явления в А2В6 съединения" има монографичен характер и наджишава много изискванията за кандидатска дисертация.
По времето на хабилитирането и след това провеждах изследванията си главно с Иряна Георгиева и дипломанти (общо съм била ръководител или консултант на над 20 дипломанта), но активно участвах в научните и административни мероприятия на вече твърде големия ни сектор. Бях член на научния съвет на Института (общо 25 години). Участвала съм в организационни и програмни комитети на 13 международни форуми в чужбина и у нас. Председател бях на конференцията по "Аморфни полупроводници", проведена в Габрово през 1984 година. Общо до сега имам над 100 доклада представяни в 10 чужди страни и у нас, 9 от които пленарни по покана (напоследък отклонявам всички покани).
Имахме тесни връзки с руски учени и особено с учените от Киевския институт по полупроводници от школата на академик Лашкарев, като професор Шейнкман и сътрудниците му Корсунская и др. Изследванията на фотоиндуцираните промени на кристалната структура бяа свързани с така наречените фотохимични реакции, водещи до изотермично намаление на фотопроводимостта (стареене) или увеличение (очувствяване). За изяснение на природата им, както и тази на остатъчната проводимост след прекъсване на облъчването, бяха полезни нашите методи за определяне параметри на рекомбинационни центрове, както и двойно-инжекционните изследвания, провеждани и с Иряна Георгиева и дипломанти. Впоследствие те доведоха до предлагане на превключващи елементи с S и N тип отрицателно съпротивление на базата на c-CdS, а заедно с Николай Балче и др. и на SiOx (Proc. International Conference Amorphous Semiconductors, Balaton, 1976). Интересът към съпътстващата ги инжекционна електролуминесценция се разшири и към променливотоковата, развивана от Светла Пакева, Крум Коленцов и Лиляна Юрукова.
Изследванията на този проблем, който поставих за решаване съвместно с Иряна Георгиева (1974), се развиха в едно перспективно направление, след като бе решен въпросът за раграничаването на различните явления чрез температурните им зависимости (ФТП, 1974). В "чисти" монокристали от CdS беше установено очувствяване и умора, обусловени от различни причини, а корелации между явления, свързани с взаимно обусловена причина, бяха установени в силно легирани и компенсирани кристали (Доклади на БАН, 1978). Една от новите хипотези за обяснение на умората бе свързана с дълбоки ями в случайния потенциален релеф в тези кристали, които предизвикаха интереса и прехода ми и към аморфните материали, първо към слоеве от аморфен (а) CdS. Отчитането на взаимодействието на фотоиндуцираните явления в различни температурни области и различни материали обещаваше разкриване на нови, различно обусловени явления.
Тъй като имах опит за обучаване на студенти, това ми даде основание да поискам редовен аспирант. Бях свидетел как аспирантурата на способен колега се провали, защото му бе дадена тема от област, която не бе разработвана и с неясни перспективи за бързи резултати. А аз имах освен подходяща тематика и подготвена апаратура и методология за изследвания. Говорих във факултета с Милко Илиев, който ме насочи към Диана Нешева. Тя беше показала като дипломантка подходящи възможности за работа в интересуващата ме научна област. Смятах, че насочвайки я внимателно, тя ще може да работи активно с нас с Иряна, както и с нашите украински колеги. Радвах се, че тя завърши като самостоятелен и дълбоко навлязъл в областта специалист. Освен на нея, съм била ръководител или конс8ултант на общи шест аспиранти.
С Нешева, Георгиева и в сътрудничество със школата на академик Лашкарев, Шейнкман, Корсунская и др. бяха открити две нови фотоиндуцирани явления - високотемпературно и среднотемпературно очувствяване (Годишник на Висшите учебни заведения, 1979; Rep. VIMESS, 1979; Journal of Physics, 1984; Physics Status Solidy, 1983; Journal of Physics D, 1985). При това за първи път в А2В6 съединения фотоиндуцираното явление бе обяснено не с типичната за кристалите промяна в дефектната структура, а в основната структура - явление типично за аморфните халкогениди.
Едно от направленията, които почнах да развивам, когато проблемната група се разшири със сътрудници на пенсионирания професор Разум Андрейчин беше:
Преходът от изследване на дефектната към основната структура и ФИ й промени стана с изясняване на проблем аза създаване на нови дефектни конфигурации в аморфното състояние, чрез въвеждане на примеси при неравновесни условия. Разработен бе нов метод на термична модификация (отлагане слоеве на охладени подложки) и на термохимична (с въвеждане и на електрически активни примеси) в бинарни арсенови (As) и германиево (Ge) халкогениди. Наблюдавано бе термично гасене на фотопроводимостта на модифициран a-As2S3, което доказва, че са вкарани примеси, проявяващи се като центрове на рекомбинация. Съвместно с Таня Цветкова и други бе осъществена с йонна имплантация на преходни метали модификация на дефектната структура, водеща до увеличаване на проводимостта до 10 порядъка. С Мария Никифорова, Зоя Иванова и Диана Арсова бе установено, че промените в дефектната структура водят до промени и в основната структура - усилват се фото-структурните промени и свързаната с тях селективна разтворимост (Journal Non-Crystalline Solids). Това допринесе за поставяне на началото на фотолитографски изследвания на основата на халкогениди в Института по физика на твърдото тяло.
Продължаваше работата ни върху:
Изследванията бяха главно у нас, но доведоха до преход към ново направление. Разработени бяха технологии за нискотемпературно отлагане на тези аморфни слоеве, при които проводимостта се изменяше до 9 порядъка и се наблюдаваха нов тип температурни зависимости на фотопроводимостта.
За пръв път се установи очувствяване в аморфни слоеве (Proc. IC Amorph. Semic. 1978). Бяха разграничени и обяснени 3 типа очувствяване в а-CdS с механизми типични за c-CdS и аморфни ковалентно свързани халкогениди (Journal Non-Crist. Sol. 1987). Предложен бе нов модел за затихването на остатъчната проводимост с отчитане на увеличението на рекомбинационната бариера с времето. Беше изяснена и температурната зависимост на остатъчната проводимост с отчитане взаимодействието й с очувствяването.
Пионерните ни изследвания върху аморфните слоеве от тетраедричния a-CdS бяха представени на ред поканени доклади. На конференцията на соцстраните през 1986 година в Унгария, на която присъстваха и западни учени, Мотт, Дейвис, Фритче и др., имаше голям интерес към остатъчната проводимост в многослойните ни структури на базата на a-CdS, отбелязан от професор Григоровичи в заключителния му доклад. Началото на изследване на многослойни структури бе поставено след направа на ксерографски периодични структури от CdS и полиетилен с Б. Пашмаков и А. Бекиров (Applied Physics A, 1985)
В една следваща конференция по времето, когато активно се изследваха свръхрешетки главно на базата на хидрогенизиран Si, при разговорите ми с проф. Григоровичи за свръхрешетките, той отбеляза, че аморфните халкогениди биха били не по-малко подходящи, поради гъвкавата им структура. Може би това ме импулсира да стартирам направата на многослойни структури с лазерна аблация на Se и на Se-Te-ова сплав с различаваща се ~0,35 eV забранена зона (запазваща състава си при този начин на отлагане на редуващите се слоеве). С Иряна Георгиева показахме първите резултати, които можеха да се обяснят с квантово-размерни ефекти, както и наличието на фотоиндуцирани явления в аморфни стръхрешетки.
По това време аз изготвях дисертация за дфн върху "Фотоиндуцирани явления в халкогениди" (кристални и аморфни) и някои от горните резултати бяха включени в нея. През 1990 година станах първата в Института по физика на твърдото тяло жена доктор на физическите науки.
От 1992 година съм старши научен сътрудник, след опити да бъда провалена, включващи и непризнаване на резултатите върху аморфните свръхрешетик. Но с резултатите в тези наноструктури започна у нас многостранното развитие на физични изследвания в направлението:
Нов тип аморфни свръхрешетки от халкогениди
Изследванията ни, започнати с Иряна Георгиева, Диана Нешева и Диана Арсова, аспирати и др., а по-късно и с чужди учени, Попеску, Раптис и др., бяха познати в чужбина. Още през 1996 година бях поканена да докладвам пионерните ни резултти на Международен симпозиум в Молдова, където присъстваха голям брой учени, работещи в областта на халкогенидите.
 Участие в НАТО симпозиума "Физика и приложение на некристалните полупроводници в оптоелектрониката", организиран в Кишинев от А. Андриеш и М. Бертолотти, с мой поканен доклад "Аморфни свръхрешетки от халкогениди" (аз съм четвъртата отпред) Впоследствие приоритетът ни бе признат (Ке Танака) и в първата световна Енциклопедия по нанонаука и нанотехнологии, излязла от печат през 2004 година, българската група бе посочена като най-системно развила това направление. Може да се отбележи, че бе направено следното:
1. Класически ефекти, обусловени от бариери
2. Квантоворазмерни ефекти, свързани с ограниченията на токовите носители в квантовите ями
Тези и други резултати са обобщени в книгите с монографичен характер: (E. Vateva, in Phys. a. Applied of Non-Crystaline Semiconductors in Optoel. Kluver Acad. Publ. 1997, p. 61; D. Nesheva, in Handbook of Surfaces a. Interfaces of Mat., Acad. Press, 2001, 3, p. 239) Приоритетът в изследване на аморфните халкогенидни многослойни наноструктури бе признат и в Института по физика на твърдото тяло-БАН (където бях пенсионирана в 1999 година, но продължих активната си продуктивна научна дейност, като асоцииран член, без заплата или със скромни хонорари, когато можеха да ме включат като консултант в договори на Лабораторията)
От БАН и ИФТТ съм награждавана със Значка за отличие на БАН (1973), носител съм на първия Почетен знак за заслуги към БАН (1999), Почетен знак на ИФТТ "Г. Наджаков" на лента (2002), наградата на БАН - Почетен знак "Марин Дринов" (2010 - 2012) и др. В мотивите за присъждане на наградата на БАН е изтъкнато, че освен че поставям началото и развивам изследванията на аморфните халкогенидни многослойни нано-структури, аз съм „един от пионерите, участвали в изграждането на основите на физиката на твърдото тяло у нас”.
Званието почетен член на ИФТТ при БАН ми бе дадено през 2002 година като "Основоположник на физичните изследвания на аморфни халкогенидни наноструктури в България"
Въпреки че наноструктурното направление ми беше много свидно, реших, че трябва да го оставя да се развива главно под ръководството на Д. Нешева, която успешно го поведе в областта на НАНОТЕХНОЛОГИИТЕ. И не съжалявам. Преди да отбележа къде насочих усилията си, трябва да спомена, че на базата на 4 от развиваните направления бяха проведени изследвания на
Във връзка с фотолитографските и електрофотографските изследвания бяха сключени много договори. Общо съм ръководила 10 международни проекта, 19 национални, 13 финансирани от МОН (където съм била член на научно-експертни комисии), както и в международни договори като консултант. Десет години бях представител на България в Координационната работна комисия по аморфни полупроводници в Многостранното сътрудничество на източните страни. След изследванията на наноструктурите се концентрирах върху нанофизиката на халкогенидните слоеве и стъкла. Преди всичко върху направлението:
на тройни халкогенидни слоеве и стъкла и фотоиндуцираните й промени
Изследванията, които започнах на изпарени аморфни слоеве от ковалентни двойни халкогенидни състави на As и Ge, които провеждахме с Никифорова, Арсова и др., както и съвместно с Ленинградската школа, а също и със Скордева, Иванова, Памукчиева и др., бяха пренасочени към тройни състави. Главните насоки бяха към изследване на СРЕДНИЯ ПОРЯДЪК (СП) и фотоиндуцираното му изменение
Подбрани бяха тройни състави, комбинирани от бинарни състави, от които поне един е нестехиометричен, с оглед увеличаване на фотоструктурните промени
Получено бе максимално фотопросветляване и селективна разтворимост в системата GexAs40-xS60 около x=27 (т.е. при средно координационно число Z=2.67)
Предложен бе нов положителен фоторезист с открит от нас разтворител (с ПАВ от емулгаторен тип), с който бе достигната най-високата чувствителност за безсребърен неорганичен фоторезист (0.1 J/cm2), широко прилаган у нас (който бе приет за патент, но нямаше пари за поддържането му). Възможностите за прилагане на фотолитография бяха изследвани в лабораторията дълго време
Доказано бе, че подбраните слоеве са приложими за просветляващи покрития на GaAs-светодиодни матрици (със собствена фотолитография) при изпитания, проведени в Ботевградския комбинат от Д. Минков (мой задочен аспирант)
За подбора на съставите бяха правени и оптични изследвания с молдовски учени
Композиционните зависимости на изследваните фотоструктурни промени доведоха до
приемане на КОНЦЕПЦИЯТА за наличие на ТОПОЛОГИЧЕН 2D-3D ПРЕХОД
при изменение на Z на състава, свързван с промяна на СП и минаване от слоисто-подобна (2D) към омрежена (3D) структура при около Z=2.67. Ние не противопоставяме този преход, предложен от Ке. Тanaka, на прехода на Phillips-Thorpe от гъвкава към твърда структура при Z=2.4 (както някои автори правят), а уточняваме приложимостта му (напр. и при слоеве, както и при замяна на As с Sb, където няма силна ковалентна връзка)
Установени бяха подтвърждаващи концепцията екстремуми и особености при около Z=2.67
Публикациите в Phil. Mag. B’93, Vateva, Skordeva, Arsova, както и в J. Non-Cryst. Sol.’ 95, E. Vateva, E. Savova са цитирани 40 и повече пъти от чужди автори. Общо през 2016 г. са забелязани 615 цитата на работите ми (без автоцитати или такива на съавтори)
Концепцията за топологичния 2D-3D преход бе подкрепена и при изследване на
- вибрационнитe свойства
Чрез спектрите на РАМАНОВОТО разсейване са изследвани, с C. Raptis и други гръцки учени, композиционните особености на локалния СП в различни Ge-As-S системи, които водят до заключението, че припокриването на нормализираните рамановите спектри на бозонния пик само до Z=2.67 e резултат от промяната на размерността на структурата
- топлинните свойства
Композиционните зависимости на промените на специфичната топлоемкост Делта Cp при Tg (температурата на застъкляване) показаха рязко увеличение след Z=2.67 – ярко доказателство за наличието на 2D-3D прехода; промяната при Z=2.4 бе свързана с химичен преход
Особености на термичната дифузия при 300 К също бяха наблюдавани при тези два прехода в системата GexAs40-xS(Se)60 (Phys. Rev. B(R)’1997)
Изследванията на нискотемпературните термични свойства на GexAs40-xS60 стъкла, провеждани с Б. Терзийска и полски учени, дадоха също доказателства за наличието и ролята на топологичния преход. Наблюдавахме екстремуми в композиционните зависимости на пика на специфичната топлоемкост (делта Cp/T3), универсалното плато на термичната проводимост, термичната дифузия и на редица изчислени параметри по теоретични модели, свързани с наличието на меките моди, чиято изява също зависи от Z
Интересно е да се отбележи, че и в хода на термичната проводимост отбелязахме поява на отрицателна термична проводимост в стъкла след 2D-3D прехода
Моите възгледи върху всички резултати от тези изследвания и върху базиращата се на “soft–potential model” корелация със степента на термодинамичната крехкост на стъклата, т.е. на структурния им порядък, съм обобщила в JOAM’2005, E. Vateva, B. Terziyska, H. Misiorek, A. Jezowski, D. Wlozewicz, D. Arsova
Може да се заключи, че приносът ни за утвърждаване на концепцията за 2D-3D прехода, отчитащ ролята на СП, е убедителен. Това бе признато дори от J. Phillips, въпреки че много негови последователи дълго време се опитваха да приемат само прехода, предложен от него и развиван от Thorpe, както споменах, а също и от P. Boolchand и др
Концепцията се вземаше предвид и при анализите в следващото основно направление
и по-специално в тройни системи Ge-As(Sb)-S(Se) Обратимите фотоиндуцирани (PI) промени в оптичните свойства на халкогениди се смятат за уникални. Намалението или увеличението на оптичната ширина на забранената зона Eg , т.е. червеното или синьо отместване на оптичния абсорбционен ръб, наричано съответно фотопотъмняване (photodarkening - PD) или фотопросветляване (photobleaching - PB), е резултат на промени в структурата, което е директно доказано от съпровождащото го изменение на обема или дебелината d при облъчването. Получени бяха следните резултати
 Колегите, събрани преди Коледа’2006 в Института: Емилия Захаринчева, Дарина Арсова, Диана Нешева, Здравка Анева, Зоя Иванова, Елена Ватева, Весела Памукчиева, Ирина Бинева, Лили Юрукова, Жени Скордева, Стефан Балабанов, Крум Коленцов, Зелма Леви Разкрита бе същината на светлинно индуцираните ефекти в тънки слоеве от халкогениди, приемайки наличието на следното явление
при фотоструктурните промени на халкогениди
До това обобщение се достигна в резултат на това, че:
Бе открит неочакван преход от фотопотъмняване към фотопросветляване при увеличаване на времето на облъчване (Vateva, Arsova, Europhys. Lett. 2010; Vateva, Arsova, Miloushev, Physica B, 2010). След достигане на насищане гигантската стойност на фотопотъмняването в Ge-As-S своеве започва да намалява и след достатъчно продължително облъчване напълно изчезва. Беше прието, че процесът на фотопотъмняване се конкурира с друг процес на фотопросветляване, което води до нов ефект на светлинно отгряване (light annealing effect), т.е. възстановяване на стойността на Eg до тази, която образецът има след термично отгряване. При светлинното отгряване пълното компенсиране на фотопотъмняването става със същия светлинен източник без термично отгряване. Обикновено фотопотъмняването при осветяване се свързва с промяна на връзките на халкогенидните атоми (при промяна на взаимодействието на техните "самотни двойки" електрони), при което се увеличава безпорядъка в структурата. Възниква въпросът дали фотопросветляването не е свързано с приповърхностна оксидация, въпреки че се появява и при облъчване във вакуум, когато оксидацията може да бъде подтисната. Ние приемаме, че то се дължи на двойствено действие на светлината (dual action of light) по време на фотопотъмняването (Vateva, Arsova, 2010; Arsova, Vateva, Phys.Stat. sol. B. 2012). Светлината може както да намалява подредеността, така и да предизвиква един процес на подреждане, водещ до фотопросветляване, което ще почне да доминира при определен етап на фотопотъмняване. Може да се отбележе, че:
Доминирането на фотопросветляването над фотопотъмняването се появява при по-кратко облъчване, ако отношението на дебелините на приповърхност/обем се увеличи при намаляване дебелината на слоя (тогава общата неподреденост се увеличава)
При Ge-As-S слоеве със Z=2.4 при намаляване d на слоя PD намалява, но и при d<100 nm не се наблюдава преход към PB. Около това Z слоевете имат по-подредена „самоорганизираща” се структура и с намалението на наситената стойност на PD (от DAL) не се стига до PB
Получените данни бяха използвани, за да се изясни взаимната зависимост на промените на Eg и n . Показано бе, че те следват или се отклоняват от релацията на Moss (n4Eg=const) също в зависимост на времето на облъчване и от промените на d
За да се провери допускането, че светлината провокира не само увеличение на безпорядъка при PD, но и намалението му, водещо до PB, конкуриращо се с PD, бяха сравнени промените на параметри на безпорядъка с тези на забранената зона. Установено бе, че параметърът на наклона на Tauc B1/2 следва промените на Eg, като заедно намаляват при PD, и се увеличават, когато PB надвиши PD. Това е директно доказателство, че основата на новия ефект на светлинно отгряване (LAE) е двойственото действие на светлината (DAL). Отчитането на ролята на DAL дава нов поглед не само към PD, но и към други сродни фотоиндуцирани явления в халкогенидите и може да изясни редица особености, които до сега нямаха еднозначно обяснение, особено особеностите, появяващи се при слоеве с наноразмери
Този резултат бе високо оценен от проф. P. Boolchand, с когото често спорим. Бих искала да приложа писмото му във връзка със статията D. Arsova, E. Vateva, pssb’2012
Dear Elena
На края беше решен убедително проблемът – дали LAE не се влияе от фотоокисление и може ли да бъде ефект само на DAL. За целта слоят беше облъчван през подложката със силно поглъщаща се монохроматична светлина (Vateva et al.,OAM-RC’2012). Малката дълбочина на проникване в сравнение с дебелината на слоя елиминираше всяка възможност за фотооксидация. Показано бе, че когато след PD се появява PB, това е съпроводено с паралелен преход от намаление към увеличение на подредеността, доказващо, че само DAL, т.е. възможното двойствено действие на светлината, може да предизвиква светлинно отгряване (LAE), а следователно и други фотоиндуцирани ефекти
Не знам дали ще успея да положа основите на ново направление в подготвяна работа: New concept for photo-induced phenomena – the role of dual action of light?
Ако не аз, то някой друг може да го направи
Забележка: биографичните данни и спомени започнах да пиша във връзка с едно отдавнашно предложение на дълбоко уважавания от мен акад. А.Г. Петров. С времето написаното видоизмених основно. То не е пълно отражение на дейността ми, а само на тази, която ме е вълнувала най-много напоследък (с надеждата, че по-нататък ще напиша нещо по-пълно…). За дейността ми може да се съди и от приложения списък на научните ми публикации и авторски свидетелства (където в повечето случаи е отбелязан броят на цитатите от списъка ми на цитираните работи)
Л. Спасов, Г. Камишева, Милко Борисов за себе си и другите за него, БАН, 2008, с. 185
|
