Кафедра електрофізики

Кафедра електрофізики була створена на радіофізичному факультеті в 1952 р. Завідувачами кафеди були: в 1952-60 рр. – доц. Карханін Ю.І., в 1960-68 рр. – проф. Шаталов А.А., в 1968-94 рр. – проф. Городецький Д.О., в 1994-98 рр. – проф. Мелков Г.А., в 1998-2002 р. – проф. Шека Д.І.; з 2002 р. кафедру очолює проф. Коваленко В.Ф.

До створення радіофізичного факультету кафедра електрофізики працювала на фізичному факультеті, і її історія пов’язана з відновленням роботи Київського університету в 1932 р., який було закрито в 1920 р. рішенням радянського уряду. У відновленому Київському університеті в складі фізико-математичного факультету серед інших спеціалізацій було створено і спеціалізацію «електрофізика». В 1937 р. спеціалізацію було реорганізовано в однойменну кафедру, яку очолив Н.Д.Моргуліс, в майбутньому один з фундаторів радіофізичного факультету. Кафедра електрофізики в 1940 р. увійшла до складу новоствореного фізичного факультету. Проф. Моргуліс Н.Д. був завідувачем кафедри електрофізики в 1937-52 рр.

Великий внесок у розвиток кафедри електрофізики зробив Городецький Д.О. (1929–2003 рр.), який 26 років очолював кафедру. Саме в цей період на кафедрі було створено фізичні практикуми з усіх розділів загальної фізики, видано підручник «Курс фізики. Практикум». Напрямком його наукових досліджень була фізика поверхні твердого тіла. Він уперше розробив методику дослідження адсорбованих мономолекулярних плівок на поверхні твердого тіла методом дифракції повільних електронів. Дмитро Олексійович неодноразово обирався кращим викладачем факультету.

Основна задача кафедри електрофізики у навчально-виховному процесі полягає у забезпеченні читання лекцій, проведення лабораторних робіт та семінарських занять із курсів «Загальної фізики».

Наукова робота на кафедрі електрофізики виконується силами наукових співробітників, інженерно-технічного складу та викладачів у рамках НДЛ «Оптична квантова електроніка», науковою тематикою якої є дослідження наноструктурованих, органічних та напівпровідникових матеріалів, біологічних систем методами магнітооптики, електронної, тунельної, оптичної та шумової спектроскопій, а також магніторідинним методом.

Навчальна робота

Кафедра забезпечує викладання нормативних курсів «Загальної фізики» для студентів факультету («Механіка», «Молекулярна фізика», «Електрика і магнетизм», «Оптика», «Атомна фізика», «Фізика мікро- і макросвіту»). Крім лекцій з цих дисциплін проводяться лабораторні роботи та семінарські заняття.

Навчальний процес забезпечується, в основному, професорсько-викладацьким складом кафедри. Крім того, залучаються викладачі і інших кафедр, зокрема: до читання лекцій з «Атомної фізики» - академік НАН України, проф. Находкін М.Г., з «Фізики мікро– і макросвіту» – проф. Висоцький В.І., до проведення семінарських занять з «Атомної фізики» – асист. Прокопенко О.В., а за сумісництвом – асистенти Воробйова Н.В. та Петричук М.В.

Викладачі кафедри також читають нормативні і спеціальні курси для студентів інших спеціалізацій радіофізичного факультету та Військового інституту: проф. Коваленко В.Ф. («Магнітні інформаційні системи» - V курс, кафедра квантової радіофізики); проф. Овечко В.С. («Фізика екосфери" –V курс, кафедра медичної радіофізики); асист. Сохацький В.П. («Сигнали та процеси в радіотехніці” для курсантів Військового інституту); доц. Гойса С.М. («Фізична електроніка» - IV курс, кафедра напівпровідникової електроніки).

Навчальні плани та програми, за якими проводяться заняття із «Загальної фізики» та читаються спецкурси, постійно вдосконалюються, вводяться нові та коригуються існуючі питання, забезпечується взаємозв'язок спецкурсів з нормативними курсами. Все це дозволяє реалізувати безперервну підготовку фахівців та забезпечувати необхідний рівень знань з базових фізичних дисциплін.

Крім студентів радіофізичного факультету в фізичних практикумах кафедри виконували лабораторні роботи студенти Києво-Могилянської академії, школярі фізико-математичного ліцею № 145, УФМЛ при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка, команди школярів, що готуються до республіканських та міжнародних олімпіад з фізики.

На кафедрі діє демонстраційний кабінет (куратор – доц. Гойса С.М.), який забезпечує технічний супровід лекцій із «Загальної фізики». Загальна кількість демонстрацій з її окремих така: «Механіка» – 14 та близько 25 комп’ютерних демонстрацій; «Молекулярна фізика» – 10; «Електрика і магнетизм» – 9; «Оптика» – 27; «Атомна фізика» - близько 25 комп’ютерних демонстрацій. Крім того, демонстраційний кабінет забезпечує технічний супровід проведення різноманітних загальнофакультетських зібрань та лекцій із окремих спецкурсів.

На цей час на кафедрі працює 45 співробітників, серед них: 12 штатних викладачів (професори Коваленко В.Ф., Жарких Ю.С., Овечко В.С., доценти Гойса С.М., Іщук Л.В., канд.фіз.мат.наук, асистенти Сохацький В.П., Короновський В.Є., Іванюта О.М. та асистенти Стецюк В.М., Слінченко Ю.А., Дяченко С.А., Карлаш Г.Ю.); 5 співробітників навчально-допоміжного складу та 22 співробітники НДЧ, з них 3 канд. фіз.-мат. наук – Лауреат Державної Премії України в галузі науки і техніки, зав. НДЛ Павлюк С.П., с.н.с. Петричук М.В., н.с. Тичко О.В.). З кафедрою підтримують активний зв'язок викладачі, які за віком залишили роботу на штатних посадах. Так, доценти Безручко В.М., Харченко Н.П. та Халімонова І.М., продовжуючи плідно працювати з кафедрою, видали низку навчальних посібників.

На кафедрі є 8 навчальних практикумів, які виконуються студентами 1-3 курсів протягом 3-х семестрів: вимірювальний, механічний, коливання і хвилі, молекулярний, електричний, оптичний, атомний та ядерний. Щорічно в цих практикумах кафедри електрофізики виконується більш 6 тисяч лабораторних робіт. Протягом навчального року за 1 тиждень через фізичні практикуми кафедри проходять 375 студентів – в 1-му семестрі і 250 – в 2-му семестрі. За останні роки поставлено 8 нових і модернізовано 7 лабораторних робіт.

При виконанні лабораторних робіт, випускних робіт бакалаврів, спеціалістів та магістрів студенти користуються сучасними персональними комп’ютерами.

На кафедрі традиційно приділяється велика увага профорієнтаційній роботі. У приймальній комісії факультету тривалий час працюють викладачі кафедри: Гойса С.М., Іщук Л.В., Стецюк В.М., Слінченко Ю.А., Дяченко С.А. Викладачі і співробітники кафедри беруть активну участь у проведенні Днів відкритих дверей: виступають перед майбутніми абітурієнтами з розповідями про досягнення сучасної фізичної науки та наукові дослідження, які проводяться на радіофізичному факультеті; проводять демонстрації фізичних ефектів із арсеналу Демонстраційного кабінету.

Викладачами кафедри проводиться профорієнтаційна робота в школах м. Києва і обласних центрах України. Наприклад, Коваленко В.Ф., Овечко В.С., Іщук Л.В., Сохацький В.П., Іванюта О.М., Дяченко С.А., Карлаш Г.Ю. беруть активну участь в організації та проведенні Міжнародних студентських турнірів з фізики. Проводиться профорієнтаційна робота в Українському фізико-математичному ліцеї Київського національного університету імені Тараса Шевченка (Горчинський О.Д., Стецюк В.М., Сохацький В.П.).

Комісію радіофізичного факультету по профорієнтаційній роботі тривалий час очолювала доц. Харченко Н.П., з 2006 року цю комісію очолює доц. Іщук Л.В. Коваленко В.Ф. та Сохацький В.П. наказом міністра освіти України призначені членами журі Всеукраїнської олімпіади школярів з фізики. Щорічно вони беруть активну участь в організації та проведенні цих Олімпіад. На цих змаганнях проводиться роз’яснювальна робота щодо вступу на радіофізичний факультет. Викладачі кафедри беруть участь в міських та районних олімпіадах школярів з фізики (Сохацький В.П., Стецюк В.М.). На базі фізпрактикумів кафедри щорічно готується команда школярів України для поїздки на Міжнародну олімпіаду з фізики. Проводиться робота з школярами по програмах Малої Академії Наук (Петричук М.В.)

В механічному практикумі, куратор — Сохацький В.П.	В молекулярному практикумі, куратор — Іщук Л.В.
В електричному практикумі, куратор — Іванюта О.М.	В оптичному практикумі, куратор — Стецюк В.М.
В атомному практикумі, куратор — Короновський В.Є.	В ядерному практикумі, куратор — Дяченко С.А.

Перехід до кредитно-модульної системи (КМС) навчання

В процесі переходу до кредитно-модульної системи навчання була проведена організаційно-методична робота з метою розробки всіх нормативно-планових документів, зокрема, підготовлено стенд «Студенту 1-го курсу», який містить відповідний інформаційний пакет документів. Згідно з Положенням про КМС, затвердженим ректором університету, на кафедрі розроблені Правила та форми контролю знань студентів у рамках КМС.

Викладачі кафедри брали участь у роботі конференції «Впровадження кредитно-модульної системи навчання». В збірник праць за результатами цієї конференції була подана стаття «Про досвід застосування кредитно-модульної системи на молодших курсах радіофізичного факультету» Висоцького В.І., Коваленка В.Ф.

Наукова робота

Наукова робота на кафедрі електрофізики здійснюється в рамках наукової тематики НДЛ «Оптична квантова електроніка» згідно до Комплексної Програми «Інформатизація суспільства», затвердженої Вченою радою університету (науковий керівник – проф. Третяк О.В.).

Основною тематикою роботи НДЛ є дослідження наноструктурованих, органічних та напівпровідникових матеріалів, біологічних систем методами магнітооптики, електронної, тунельної, оптичної та шумової спектроскопій, магніторідинним методом.

Результати виконаних у НДЛ робіт направлені на вирішення питань, пов’язаних з виготовленням та дослідженням матеріалів для наноелектроніки, а також створенням нових засобів телекомунікацій із розширеними функціональними можливостями та поліпшеними параметрами. Метою досліджень, які проводяться в НДЛ ОКЕ, було створення теоретичних моделей, вдосконалення методів дослідження та отримання технологій виготовлення матеріалів для наноелектроніки.

За результатами досліджень, що проводяться в НДЛ, за останні 5 роки було захищено 5 кандидатських дисертацій. (Сохацький В.П., Дмитрук А.М., Іванюта О.М., Тичко О.В., Короновський В.Є.).

Результати наукових досліджень публікувалися у фахових журналах на теренах колишнього СРСР та в інших виданнях, зокрема: «Optical Engineering», «Phys. Letters», «Journ. of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer», «Semiconductor physics, quantum electronics and optoelectronics», « Journ. of Appl. Phys.», « Journ. of Physics D: Appl. Phys»., «Journ. of Alloys and Compounds», «Functional Materials», «Frontiers of Multifunctional Integrated Nanosystems», «Applied Surface Science», «Phys. Rev», «Journ. of Colloid And Interface Science», «Phys. Stat. Sol», «Appl. Phys. Let», «Journ. of Superconductivity: Incorporating Novel Magnetism».

Основні наукові результати, отримані за останні п’ять років

1. Досліджено тонку структуру магнітних кластерів у сухому стані та в магнітній рідині на основі наночастинок магнетиту Fe3O4 і манганіту LaSrMnO3. Вперше експериментально показана можливість упорядкування голчастих структур у магнітних рідинах, параметрами яких можна керувати магнітним полем. Отримані розрахункові результати по використанню багатошарових структур, керованих магнітним полем, як основи для створення 1D фотонних кристалів (Коваленко В.Ф., Петричук М.В).
2. Проводились дослідження механізмів розсіяння вільних носіїв заряду в двовимірних каналах кремнієвих МДН структур. Показано, що при вивченні процесів переносу треба спостерігати за часом релаксації двох типів: транспортним часом релаксації τ_t та квантовим часом релаксації τ_q. В загальному випадку τ_t≠τ_q і за співвідношенням цих параметрів можна робити висновки про домінуючі механізми розсіяння. Показано, що в кремнієвих МДП структурах розсіяння на заряджених центрах є головним фактором, що визначає рухливість вільних носіїв заряду. Досліджено транспортний і квантовий час релаксації двовимірних електронів у МДН-структурах на кремнії (Жарких Ю.С.).
3. Запропоновано модифікований капілярний метод вимірювання функції розподілу нанопор за діаметрами на основі побудови ізобар. Розроблено і експериментально реалізовано оптичну спектральну методику вимірювання розміру сферичних металевих наночастинок. Розроблено методику визначення вмісту золота в зразках нанопористого кремнезему (Овечко В.С.).
4. Розроблено метод безконтактного визначення довжини дифузійного зміщення нерівноважних носіїв заряду біля поверхні напівпровідників. Розроблена технологія створення електронних підручників (Жарких Ю.С.).
5. Запропоновано метод твірного функціоналу для рівнянь руху чистих квантових станів (Овечко В.С.).
6. Запропоновано модель дифракції як процесу розсіяння квантових частинок на тривимірному періодичному потенціалі (Овечко В.С.).
7. Досліджено струмопереніс у діодних напівпровідникових структурах на основі арсеніду галію, основним елементом яких є два тунельнопрозорих потенціальних бар’єри і шар квантових точок між ними (Шека Д.І.).
8. Досліджені фотоіндуковані зміни магнітної анізотропії в кубічних магнітовпорядкованих кристалах довільної орієнтації з від’ємною магнітною кристалографічною анізотропією. Вивчено кінетику формування і зміни фотоіндукованого локального магнітного дефекту та перемагнічування магнітоупорядкованого середовища, шляхом зародкоутворення в об’ємі такого дефекту. Отримані результати застосовані при дослідженні фундаментальних проблем перемагнічування реальних магнітовпорядкованих середовищ. Досліджено структуру плоских блохівських доменних меж в просторово обмежених кубічних кристалах довільної орієнтації з від’ємною магнітною анізотропією. Сформульовано достатній комплекс критеріїв, необхідний для повної класифікації згаданих меж у просторово обмежених кубічних кристалах довільної орієнтації. Вивчено вплив поля розмагнічування на структуру плоских блохівських доменних меж для широкого діапазону співвідношень між цим полем та полем магнітокристалографічної анізотропії. Змодельовано зміну структури доменної межі в магнітовпорядкованому середовищі при якісній трансформації останнього від об’ємного до низькорозмірного. Отримані результати важливі для пояснення процесів перемагнічування нанорозмірних магнітовпорядкованих середовищ (Тичко О.В., Дяченко С.А.).
9. Виготовлено нові типи металевих плівок, що складаються з феромагнітних та немагнітних шарів та досліджено властивості їх поверхневого шару методами магнітооптики, провідності та магнітного резонансу. Вперше на виготовлених за розробленою методикою структурах магнітооптичним методом спостерігався стан «спінового клапану». Виявлено залежність зміни магнітооптичних параметрів та доменних структур елементів спінових клапанів при зменшенні розмірів останніх до субмікронних (Сохацький В.П.).
10. Отримано нові дані про природу електромагнітооптичного (ЕМО) ефекту у ферит-гранатах, які суттєво змінюють існуючі уявлення про природу цього ефекту. Запропоновано новий ЕМО-метод топографування (мікроскопії) дефектів та визначення їх характеристик в об’ємних, плівкових та структурованих зразках (Короновський В.Є.).
11. Досліджено частотні властивості магнітних наночастинок, що знаходяться в вихровому стані. Ці дослідження важливі для пояснення експериментів по резонансним властивостям граток магнітних наночастинок, а також, для розрахунку та проектування пристроїв надщільного запису інформації (Ястремський І.О.).
12. Проведені дослідження низькочастотного рівноважного і нерівноважного шуму резисторів і НВЧ польових транзисторів на основі структур HEMT (high electron mobility transistor); відкрито і досліджено надлишковий шум, викликаний нелінійними ефектами взаємодії основного і паралельного каналів провідності НВЧ транзисторів і резисторів великої потужності (Петричук М.В.).
13. Досліджені фізичні ефекти в кремнієвих дифузійних резисторах при протіканні великих струмів. Виявлено та досліджено генерацію коливань КНІ транзистором. Досліджено виникнення коливань напруги в мікроструктурах, розроблено модель процесу та запропоновано конструкцію функціонального генератора коливань (Павлюк С.П., Іщук Л.В.).
14. Запропоновано експрес-метод контролю якості напівпровідникових діодних кристалів. Досліджено магнітоопір плівок оксиду індію. Пояснено ефект аномального магнітоопору за теорією квантових поправок. Методом термостимульованого струму оцінено енергетичне положення центрів рекомбінації, введених до забороненої зону напівпровідникового діоду за рахунок різкого неоднорідного термічного розігріву, створеного протіканням поодиноких коротких потужних імпульсів струму. Досліджено від'ємний магнітоопір у плівках Іn2O3  при температурах, наближених до температури рідкого гелію (4,2-50 К), розраховані залежності магнітоопору від магнітного поля з урахуванням квантових поправок, які добре узгоджуються з експериментом (Павлюк С.П.).
15. Досліджено експериментально і теоретично зростання шару силіциду на підкладці з пористого кремнію. Отриманий шар силіциду мав лабіринтову структуру, однак поверхня його зерен була гладкою. Обчислено зміну енергії активації реакції при формуванні силіциду на пористій структурі (приблизно -20 kJ/mol) і показано, що «піддатлива» підкладка демпфує теплові пружні деформації. На основі канавкової моделі меж гранул розроблена модель термічних канавок силіциду на пористому кремнії. Знайдена оптимальна технологія вирощування шару силіциду, яка забезпечує найбільш щільне розташування його зерен та є найбільш придатною для створення буферного шару між кремнієвою підкладкою та високотемпературним надпровідником. Вона полягає в послідовному осадженні моношарів Co на попередньо сформований трафаретний моношар силіциду з проміжними відпалами системи до 650ºС після осадження кожного моношару (Горчинський О.Д.).

Результати наукових досліджень впроваджуються в навчальний процес, зокрема, модернізовано 3 та створено 3 нові лабораторні роботи; в лекційні курси впроваджені понад 20 лекційних годин; наукові співробітники беруть участь в проведенні лабораторних робіт зі студентами 1-3 курсів (Петричук М.В., Тичко О.В., Усенко В.О., Кутлін Г.М., Скляр В.К.).

За останні три роки за тематикою НДЛ було захищено більше ніж 15 бакалаврських та магістерських робіт та дипломних робіт спеціалістів.

На кафедрі працює науково-навчальний семінар «Фізика сучасних інформаційних технологій» (науковий керівник – Коваленко В.Ф.), на якому для студентів 1-4 курсів двічі на місяць викладачі та наукові співробітники кафедри (Іванюта О.В., Сохацький В.П., Короновський В.Є., Петричук М.В., Тичко О.В.) заслуховують наукові доповіді студентів оглядового характеру та із оригінальними результатами досліджень;

На кафедрі щорічно приблизно 10-15 студентів 1-3 курсів виконують наукові дослідження. Частина студентів працює за технічними завданнями конкурсних позабюджетних НДР на оплатній основі. Найбільш активні викладачі та наукові співробітники кафедри, які впроваджували такий метод індивідуальної роботи із студентами – Горчинський О.Д., Іванюта О.В., Петричук М.В., Тичко О.В., Дяченко С.А. За результатами наукової роботи готуються статті до друку, доповіді на студентській та інших наукових конференціях.

Викладачі та науковці кафедри виконують спільні проекти з науковими установами США, Росії, Німеччини та України. За останні 5 років з метою визначення тематики спільних наукових досліджень, їх виконання і обговорення кафедру відвідали 8 делегацій з Росії, Німеччини та США. За цей же час здійснено численні закордонні відрядження.

Видавнича робота кафедри

За роки існування кафедри, її викладачами та співробітниками написано сотні методичних видань, зокрема, за останні п’ять років вийшли друком такі підручники та навчально-методичні матеріали:

1. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу «Загальна фізика. Оптика» (Частина 1). Кисленко В.І., Стецюк В.М., Халімонова І.М., 2002 .
2. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу «Механіка». Сохацький В.П., 2002.
3. Методичні вказівки до проведення лабораторних робіт з курсу «Вимірювання». Сохацький В.П., 2003.
4. Програма з курсу «Загальна фізика». Горчинський О.Д., Гойса С.М., Жарких Ю.С., Коваленко В.Ф., Овечко В.С., Харченко Н.П.,Шека Д.І., 2004.
5. Правила оформлення результатів експериментальних вимірювань при виконанні лабораторних робіт з курсу «Загальна фізика». Воробйова Н.В., Горчинський О.Д., Коваленко В.Ф. , 2004.
6. Методичні рекомендації до лабораторної роботи «Дослідження структури поверхні невпорядкованих тіл методом спектроскопії пружно відбитих електронів» з курсу «Фізична мікроелектроніка». Гойса С.М., Коваль І.П., 2004.
7. Розв’язування задач з курсу «Загальна фізика» (розділ «Механіка»). Коваленко В.Ф., Сохацький В.П., 2004.
8. Задачі та питання з оптики. Халімонова І.М., 2004.
9. Молекулярна фізика в задачах. Іщук Л.В., Короновський В.Є., Харченко Н.П., Шека Д.І., 2005.
10. Електрика і магнетизм в задачах. Стецюк В.М., Харченко Н.П., 2005.
11. Атомна фізика. Фізичний практикум. Овечко В.С., Харченко Н.П., 2005.
12. Розв’язування задач з курсу «Загальна фізика» (розділ «Оптика»). Коваленко В.Ф., Колобродов В.Г., 2005.
13. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу загальної фізики (розділ «Ядерна фізика») . Горчинський О.Д., Дяченко С.А., 2005.
14. Фізика атомів та атомних структур (від класики до квантів). Овечко В.С., Шека Д.І., 2006.
15. Розв’язування задач з курсу «Загальна фізика» (розділ «Оптика») (Ч.1 та Ч.2). Коваленко В.Ф., Колобродов В.Г., 2006.
16. Інструкція з безпечних методів експлуатації електроприладів та лабораторного обладнання при роботі в атомному практикумі. Харченко Н.П., Короновський В.Є., 2006.
17. Тестові запитання до лабораторних робіт («Оптика»). Харченко Н.П., Короновський В.Є., 2006.
18. Тестові запитання до лабораторних робіт («Атомна фізика»). Харченко Н.П., Короновський В.Є., 2006.
19. Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу «Загальна фізика. Оптика» (Частина ІІ). Кисленко В.І., Стецюк В.М., Халімонова І.М., 2006.
20. Метод графічних побудов в променевій оптиці (Ч.1 та Ч.2). Безручко В.М., Коваленко В.Ф., Стецюк В.М, 2007.
21. Тестові завдання з курсу «Атомна фізика». Харченко Н.П., Полозов С.Б., 2007.
22. Находкін М.Г., Шека Д.І. Фізичні основи мікро- та наноелектроніки: Підручник.-К.: 2005.- 431 с.

Викладачами кафедри (Жарких Ю.С., Харченко Н.П.) розроблено комп’ютерні демонстрації з «Механіки» та «Атомної фізики». Жарких Ю.С. успішно розвиває науковий напрям, пов’язаний із написанням електронних підручників, зокрема, розроблено та впроваджено комп’ютерне тестування та методи комп’ютерної обробки його результатів з «Механіки» (Жарких Ю.С., Драган Є.В.).