Отзыв оппонента (Теплофизические процессы на поверхностях функциональных материалов при фемтосекундном лазерном воздействии)
Описание файла
Файл "Отзыв оппонента" внутри архива находится в папке "Теплофизические процессы на поверхностях функциональных материалов при фемтосекундном лазерном воздействии". PDF-файл из архива "Теплофизические процессы на поверхностях функциональных материалов при фемтосекундном лазерном воздействии", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве НИУ «МЭИ» . Не смотря на прямую связь этого архива с НИУ «МЭИ» , его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
отзывофициального оппонента на диссертационную работу РомашевскогоСергея Андреевича «Теплофизические процессы на поверхностяхфункциональных материалов при фемтосекундном лазерном воздействии» ,представленную на соискание ученой степени кандидата технических наукпо специальности О 1.04.141.-«Теплофизика и теоретическая теплотехника»Актуальность темы исследованияРабота Ромашевского Сергея Андреевича посвящена актуальной теме ,касающейсяфизикивоздействиямощныхфемтосекундныхлазерныхимпульсов (ФЛИ) на поверхности твёрдых тел и изучению последствий этоговоздействия. Интерес к процессам нагрева вещества в результате воздействиясверхкоротких лазерных импульсов связан с необычностью их протекания.Этокасаетсяявлений,главнымобразомпротекающихнатеплофизическихнаномасштабахипослегидродинамическихвоздействиялазерногоимпульса и играющих важную роль в формировании обнаруженных в работемикрополостейисложныхмезоструктурами,Интересныммодификациииатакжеважнымтонкихкратеровспериодическиминаноструктурированныминаправлениемпленокявляетсянм),(<100внано-иповерхностями.такжеисследованиекоторыхпротеканиетермогидродинамических процессов, инициированных воздействием ФJП1 ,можетсущественноотличатьсяотмассивныхматериалов.Этооднонаправление работы.
Вторым определяющим лицо работы направлениемявляется изучение теплофизических,гидродинамических имеханическихсвойств поверхностей, образующихся в результате воздействия ФJП1. Этоочень важное направление, поскольку достоверный теоретический расчётэтих явлений сегодня невозможен, а экспериментальные результаты могутпривестикнеожиданнымследствиям,открытьновыевозможностивполучении совершенно неожиданных свойств поверхностей.2.Научнаяновизнаположений,результатовивыводов,сформулированных в диссертацииАвтором Ромашевским Сергеем Андреевичем:2.1.Демонстрация на функциональных кремниевых поверхностях с массивомпродольныхрегулярныхнаноструктурами),структурполученныхв(микроканавок,результатепокрытыхфемтосекунднойлазернойобработки, супергидрофильности и соответствующего увеличения скоростииспарения капель вобластьвысоких2-6раз, а также сдвиг температуры Лейденфроста втемпературвсреднемна30°С(поотношениюкполированной поверхности кремния);2.2.Обнаружениеэффектатермическоготренингафункциональныхкремниевых поверхностей, в результате которого происходит необратимаягидрофобизацияповерхности(уголсмачиваниявырастаетдо150°),проявляющаяся в снижении скорости испарения (в ~2 раза по сравнению сисходной полированной поверхностью) и сдвиге температуры Лейденфростана20-30°С в область низких температур (по отношению к полированнойповерхности кремния);Показана возможность модификации поверхности графита с помощью2.3.ФЛИ с целью упрочнения его поверхности, показано, что в зависимости отпараметровлазерногоизлученияитипамодификациимикротвердость обработанной поверхности возросла в среднем восноведанныхнаноиндентирования),состава показалиналичиеприэтомалмазоподобнойграфита2-16исследованияпленкивобластираз (нафазовоголазерноговоздействия;Обнаружены2.4.микрополостейновыенаноразмернойупорядоченнымиповерхностями,поверхностьнеобычныеповерхностныеглубинымезоструктурамиформирующиеся прикремниявразличныхиморфологиисложныхиввидекратеровснаноструктурированнымиоднократномвнешнихвоздействиисредахисФЛИ наразличнымиплотностями энергии.Показана2.5.возможностьтонкопленочнойструктурыоднократном воздействиимодификациясселективнойAl-SiФЛИ -образованиеммодификациис толщиной каждогомногослойнойслоя50нм приселективное удаление нанослоев и ихнанопены;обнаруженэффектудалениянескольких слоев за один лазерный импульс с образованием кратера соступенчатым профилем.3.3 .1.Практическая ценность работы и реализация ее результатовИсследование технологических возможностей фемтосекундной лазернойобработкитвердотельныхматериаловдлясозданияфункциональныхповерхностей применительно к задачам энергетики и электроники;3.2.Удаление тонких слоев с массивных материалов(2-100нм) и селективнаямодификация нанослоев многослойных тонкопленочных структур;3 .3.Создание функциональных кремниевых поверхностей с управляемымитеплофизическими и гидродинамическими свойствами;3 .4.Возможность создания в кристалле кремния микроканалов, важных впроблемахохлаждениямикроэлектроникиидругихэнергетическихприменениях.4.Степень обоснованности и достоверности положений, выводов изаключений, сформулированных в диссертацииОбоснованность и достоверность основных результатов и выводовдиссертации подтверждаются:•••использованием современных высокоточных методов измерений:оценками ошибок полученных результатов:сравнениемрезультатовдругих исследователей.симеющимисяданнымиикорреляциями5.Оценка структуры и содержания диссертацииДиссертационная работа состоит из введения, пятивыводов, двух приложений исписка библиографических ссылок изнаименований.
Общий объем работы составляеттаблиц и94глав, основных217219включая, 9страниц,иллюстраций.Вовведенииобоснованаактуальностьвыбраннойтемы,сформулированы цель и задачи исследований, выделены научная новизнаработы и ее практическая значимость, приведены положения, выносимые назащиту, отмечен личный вклад автора исследования.Первая глава диссертации посвящена обзору современного состоянияисследованийвзаимодействияповерхностямиразличныхфемтосекундныхматериалов.лазерныхСодержаниеимпульсовглавыспредставляетбольшой интерес, и лишний раз показывает, что тема работы действительноактуальна.ведущихПоказано,научныхчтоданноецентрахряданаправлениестран,каквинтенсивно развиваетсяизучениипроисходящихввтечение импульса явлений, так и в связи с перспективами создания новыхтехнологий.Показано,в частности, что под действием фемтосекундныхлазерных Импульсов в материалах (в данном случае имеется в виду железо)возникают структуры, не наблюдавшиеся до сих пор в других условиях.Вовторойглавепредставленыразработанныеавторомэкспериментальные лазерные и диагностические системы, методы измеренияпараметровлазерныххарактеризующихимпульсоврезультатыитеплофизическихвоздействиявеличин,фемтосекундныхлазерныхимпульсов (ФЛИ) на поверхности твёрдых тел.
Наконец, изложены методы исредства для изучения механических, теплофизических и гидродинамическихсвойств обработанных поверхностей. Таким образом, создана современнаясистема, на которой возможно провести широкий круг экспериментальныхисследований. Здесь производит впечатление богатство аппаратуры, которойрасполагал автор в процессе работы над диссертацией. И, надо подчеркнуть,эта аппаратура была использована эффективно.Третья глава посвящена изучению свойств поверхностей кремния,подвергнутых воздействию ФЛИ. В этой главе основное внимание уделенотаким показателям модифицированных поверхностей, как их смачиваемость,растекание жидкостей на них, а также характер испарения жидкости с этихповерхностей. Представлены подробные данные о морфологии обработаннойповерхности, полученные с помощью оптического, сканирующего и атомносиловогомикроскопов.наностуктуированностьпредставлятьинтересполупроводниковдляИнтересно,чтомодифицированныхвсвязисозданиясавторподчёркиваетповерхностей.перспективамитермоэлектрическихЭтоможетиспользованияпреобразователей,теплозащитных покрытий и других устройств.Далеепредставленырезультатыопределениясмачиваемостимодифицированных поверхностей.
Эта часть содержит ряд абсолютно новыхрезультатов,ипоэтому представляет безусловныйинтерес.Показано,вчастности,чтосмачиваемостьможетизменятьсявширокихпределах,взависимости от режима воздействия на поверхности.Наконец,вэтойповерхностейглавесодержатсяданныемодифицированныхэкспериментальныезависимостиобиспаренииобразцов.времёнводысПредставленыиспарениякапельводывзависимости от температуры поверхности. Показано, что характер испарениясущественно зависит от смачиваемости жидкостью поверхности. Изученотри вида поверхностей. Во-первых, полированные поверхности кремния, какоснова для сравнения с модифицированными поверхностями. Во-вторых,модифицированныеповерхности.супергидрофильность,Этиувеличениеповерхностискоростипродемонстрировалииспаренияв2 -раз6взависимости от температуры поверхности, рост температуры Лейденфростадоградусов.30В-третьих,модифицированнаяЦельсия.Этоизучалсяповерхностьприводиткрежим,подвергаетсяобратномукогдапосленагревудоэффектуобразования340градусовсмачиваемость-резкоуменьшается, становится меньше смачиваемости полированного образца, тоесть поверхность в таких условиях гидрофобная.
Температура Лейденфростауменьшается на20-30градусов ниже по сравнению со случаем полированнойповерхности.Вэтойглавепредставленытакжерезультатысозданиясквозныхканалов в кремнии с помощью технологии фемтосекундных импульсов-технология, которая может оказаться весьма эффективной для обеспеченияохлажденияочисткиэлектронныхповерхностеймикросхем.Предложенполупроводниковыхтакжематериалов.методЭталазернойтехнологиятакже направлена на обеспечение необходимых тепловых режимов работыэлектронных схем.В четвертой главе представлены результаты воздействия ФЛИ наповерхностиграфита.При этом использовалисьдва режима обработки.Первый режим плотности потоков энергии лазерного излучения в диапазоне10 11-10 14 Вт/см 2 • Другой режим - в диапазоне 10 14воздействиеФЛИнатриобразцаграфита.-10 17 Вт/см 2 • ИзучалосьПоликристаллическийориентированный графит, высоко ориентированный пиролитический графити прессованный неориентированный графит.Большой интерес представляют результаты измерения микротвёрдостии модуля упругости различных образцов при воздействии ФЛИ.
Показано,что твёрдость и модуль упругости существенно растут после воздействияФЛИ.Так,вслучаеувеличение составляетполикристаллического16раз и более чем3ориентированногораза, соответственно. В случаевысоко ориентированного пиролитического графита увеличение в1,3раза. В случае прессованного графита-графитаболее чем в32раза и враза и около двухраз.Интересны результаты анализа фазового состава модифицированнойповерхности. Фазовый состав определялся с использованием диагностикиРамановских спектров.
Они показали возникновение алмазоподобной плёнкина поверхности графита. Также характерным является аморфизация графитаи ряд других интересных особенностей.Впятойглавеизложенырезультатыизученияособенностейповерхности монокристаллического кремния под воздействием однократныхФЛИ в окружении различных внешних сред. Такими средами были: газвоздух, и жидкости- во да-и масло. Плотности энергии, поступающей на2поверхность кремния изменялись в диапазоне от 0,38 до 1,85 Дж/см .122Соответствующая мощность - (1 - 6) х 10 Вт/см • В результате тщательныхизмерений получены данные об изменении формы поверхностей в зонахвоздействия энергии в зависимости от величин плотности потока энергиилазерного излучения и при наличии различной окружающей среды.Шестая глава посвящена изучению воздействия одиночных лазерныхимпульсов на многослойную системутолщиныAl-Si,состоящую из слоёв одинаковойнм.