Отзыв вед. организации (Процессы формирования газовых кластерных ионов и их взаимодействия с поверхностью)

«Утверждаю» Проректор по научной работе ФГБОУ ВПО «Московский авиационный институт (национальный исследовател )» Шевцов В.А. «лз» а еля 2015 г. пр Ведущей организации на диссертациои ~о„'~>аб~йу,:;.„'",-'." Иещкнна Алексей Евгеньевич «Процессы формирования газовых кластерных ионов и их взаимодействия с поверхностью», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук но специальности 01.04.04 — физическая электроника. Диссертационная работа А,Е. Иешкина посвящена изучению закономерностей формирования газовых кластеров, а также исследованик> взаимодействия пучков кластерных ионов с одно- и многокомпонентными мишенями.

Актуальность темы В последнее время активно развиваются технологии обработки поверхности кластерными ионами. Механизм взаимодействия кластеров с поверхностью сильно отличается от такового для традиционно используемых атомарных ионов. В результате этого использование кластерных ионов позволяет осуществлять более мягкую и прецизионную обработку поверхности.

Исследования в этом направлении ведутся в Японии, США„ Германии и других странах. Процессы взаимодействия ионов мономеров с веществом описаны и хорошо изучены. Однако каскадная теория, используемая для случая атомарных ионов, оказываебтся неприменима к ионам кластерным. Главное отличие состоит в том, что при ударе кластера о поверхность одновременно взаимодействует большое количество атомов.

Несмотря на то, что кластерные ионы находят все больше практических применений для модификации свойств поверхности и ее анализа, к настоящему моменту не проводилось систематического исследования процессов взаимодействия ускоренных кластеров с твердыми телами. В связи с этим получение пучков газовых кластерных ионов и изучение особенностей взаимодействия газовых кластеров с мишенями различного состава несомненно является актуальным, Основные научные результаты и их новизна В диссертационной работе проведены исследования закономерностей формирования кластеров в режиме импульсной подачи рабочего газа.

Показано, что из-за наличия буферного объема между клапаном и соплом продолжительность кластерного импульса намного превышает продолжительность подачи рабочего газа. На длительность импульса кластерных ионов также влияет величина давления рабочего газа„данные зависимости для аргона и ксенона экспериментально измерены и находятся в соответствии с разработанной ранее моделью, при этом для более тяжелых газов длительность выше, чем для легких. Автором самостоятельно разработана система визуализации сверхзвуковой струи в условиях формирования кластеров с использованием тлеющего газового разряда и с ее помощью проведены исследования геометрии потоков различных газов из сверхзвуковых сопел.

После оптимизации системы формирования кластеров на основании полученных в ходе визуализации результатов стало возможным получение пучков кластерных ионов с током кластеров до 2 мкА и энергией 1-10 кэВ. Анализ потока кластеров с помощью методики времяпролетной массспектрометрии показал, что при использовании неона в качестве рабочего газа кластеров в пучке ионов не наблюдается, для азота характерно формирование кластеров с размерами около 100 атомов на элементарный заряд, :для аргона и ксенона отмечено присутствие частиц с размерами до 5000 атомов на элементарный заряд. Данные результаты хорошо согласуются с оценкой размера кластеров по параметру Хагены.

Проведены исследования угловых распределений вещества, распыленного кластерами. Впервые показано, что кроме известной латеральной формы угловых распределений, характерной для эмиссии вещества при бомбардировке кластерными ионами поверхности меди, в зависимости от механических свойств мишени может в большей или меньшей степени проявляться распыление под малыми углами к нормали. Автором выдвинута идея, что характер распределения зависит от модуля упругости распыляемого вещества и предложен механизм распыления, ответственныЙ за выход частиц вещ~~~~~ ~до~ь нормал~ при оольщих модулях упругости. Исследования распыления многокомпонентных мишеней, впервые проведенные в рамках диссертационной работ~, показали нестехиометричность состава распыленного вещества по углам вылета.

Обнаружено, что тяжелые компоненты мишени эмитируются преимущественно под большими углами, в то время как выход элементов с малыми атомными номерами наблюдается ближе к нормали. Необходимо отметить, что при облучении тех же сплавов атомарными ионами зависимость определяется соотношением энергий связи компонентов, а не их масс. В работе также продемонстрирована возможность сглаживания кластерными ионами различных поверхностей. На основании данных анализа образцов методами атомно-силовой микроскопии установлено, что обработка поверхности пучком ускоренных кластеров позволяет добиться уровня шероховатости менее 0,5 нм.

Показано, что такая шлифовка поверхности возможна для диэлектриков, полупроводников, метало, а также сложных систем, имеющих на поверхности упорядоченную структуру (микросхем). Достоверность экспериментальных результатов н выводов Достоверность результатов не вызывает сомнений и подтверждена надежностью экспериментальных методов, неоднократно проведенными экспериментами, а также внутренней непротиворечивостью работы и ее согласованностью с литературными данными. Практическая ценность работы Разработанная в данной работе методика визуализации сверхзвуковой струи в условиях формирования кластеров представляет несомненную практическую ценность, так как ее использование дает возможность оптимизации источников кластерных ионов, Данные, полученные в ходе визуализации, позволяют оценить влияние формы сопла и конденсации газа на структуру сверхзвуковой газовой струи. Получена но~ая информации о фор~е угловых распределений распыленного вещества как одно-, так и многокомпонентных мишеней, которая вносит вклад в создание теории распылении кластерными ионами.

Показана перспективность применения технологии планаризации различных поверхностей кластерными ионами для создания современных устройств электроники, спинтроники, оптики и т.д. Публикации научных результатов Материалы диссертации опубликованы в 4 статьях в рецензируемых журналах, входящих в перечень БАК, а также в материалах и сборниках трудов международных конференций. При обсуждении формы потока из сверхзвукового сопла указывается, что поперечный размер струи увеличивается при переходе к более эффективно кластеризующемуся газу и не меняется при увеличении давления газа.

Тем не менее, как известно, эффективность кластеризации увеличивается при увеличении давления, что должно привести к увеличению поперечного размера, Для лучшего понимания модели распыления кластерными ионами желательно было бы привести более подробное математическое описание модели. Приведенные замечания не снижают оценку диссертационной работы. Заключение Диссертационная работа А,Е, Иешкина «Процессы формирования газовых кластерных ионов и их взаимодействия с поверхностью» представляет собой законченную научно-исследовательскую работу по актуальной тематике.

В ее рамках выполнен большой объем экспериментальных исследований, разработана методика визуализации потока кластеров, получены ранее неизученные угловые распределения распыленного вещества, предложена модель взаимодействия кластеров с поверхностью, что вносит существенный вклад в в создание торин распыления кластерными ионами, также получен ряд практически важных результатов по полировке поверхности различных веществ.

Результаты диссертации могут быть использованы, прежде всего, в организациях, занимающихся изучением взаимодействия ионов с веществом и разработкой современных элементов микроэлектроники: НИЯУ МИФИ, НИЦ «Курчатовский институт», МАТИ-РГТУ им. К.Э. Циолковского, ИПТМ РАН, ФТИАН, СпбПУ, ЯрГУ, НГУ. Автореферат правильно и в полной мере отражает содержание диссертации.

По объему и новизне полученных результатов, достоверности, научной и практической значимости диссертационная работа отвечает всем требованиям ВАК Российской Федерации, предъявляемым к кандидатским диссертациям. Диссертант — Ие|пкин Алексей Евгеньевич — является сложившимся квалифицированным специалистом в области физической электроники и заслуживает присуждения искомой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.04 — физическая электроника, Результаты диссертационной работы были представлены, отзыв на диссертацию рассмотрен и утвержден на заседании кафедры 204 Профессор кафедры 204, к.т,н. 7, Игорь Иванович Шкарбан тел.

+7(499)158-4277, Зав. кафедрой 204, профессор, д.т.н Александр Сергеевич Мякочин тел. +7(499)158-4314 Ьеа1204фта11 ги Почтовый адрес организации: 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д.4. «Авиационно-космическая теплотехника» МАИ (национального' исследовательского университета). Протокол № Уот Ф Ф',1,"~й ', ~~=" .