Автореферат (1104348)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиИешкин Алексей ЕвгеньевичПроцессы формирования газовых кластерных ионови их взаимодействия с поверхностью01.04.04 – физическая электроникаАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2015Работа выполнена на кафедре физической электроники Физического факультетаМГУ имени М.В. Ломоносова.Научный руководитель:Доктор физико-математических наук, профессорЧерныш Владимир СавельевичОфициальные оппоненты:Быков Виктор Александрович,доктор технических наук, профессор,ген.

директор ЗАО «НТ МДТ», Зеленоград.Афанасьев Виктор Петрович,доктор физико-математических наук, профессор,профессор каф. ОФиЯС, МЭИ, Москва.Ведущая организация:ФГБОУВПО«Московскийисследовательский университет)»авиационныйинститут(национальныйЗащита состоится «04» июня 2015 года в 15-30 на заседании диссертационногосовета Д 501.001.66 на базе Московского государственного университета имениМ.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы, д.

1, стр. 2,Физический факультет МГУ, ауд. СФА.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке МГУ имениМ.В.Ломоносова и на сайте phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-66/Автореферат разослан «2» апреля 2015 годаУченый секретарь диссертационного совета Д 501.001.66,к.ф.-м.н.И.Н.Карташов2Общая характеристика работы.Актуальность исследований.Интерес к процессам, определяющим взаимодействие ускоренных ионов споверхностью твердого тела, обусловлен огромной ролью, которую пучкизаряженных частиц играют в современных фундаментальных исследованиях ипрактических приложениях. В последние десятилетия особенно активно в этойобласти развивается направление, связанное с изучением кластерных ионов.Кластер – это совокупность атомарных или молекулярных частиц, отнескольких единиц до нескольких десятков тысяч.

В случае газовых кластеров(ArN, (N2)N, (CO2)N и т.д.) частицы удерживаться вместе Ван-дер-Ваальсовскимисилами, энергия которых составляет порядка 10 мэВ. Эта величина гораздоменьше энергии связи атомов в кристаллах, что во многом определяет механизмыпроцессов при столкновении кластерного иона с поверхностью. Понятно, чтовзаимодействие ионизированного кластера с твердым телом коренным образомотличается от взаимодействия атомного иона при тех же условиях.Преждевсего,приударекластераоповерхностьодновременновзаимодействует большое количество атомов.

Это делает неприменимой теориюпарных столкновений Зигмунда, описывающую взаимодействие в случаеатомарного иона. На каждый из атомов ускоренного кластера приходитсянебольшая доля всей его энергии. Однако поскольку кластер, в отличие отмономера, не проникает вглубь кристалла, вся эта энергия выделяется локально внебольшом приповерхностном слое. Таким образом, при облучении поверхностикластерными ионами можно ожидать эффекты, не проявляющиеся в случаеатомарных ионов.Пучки заряженных кластеров уже нашли практическое применение длямодификации свойств поверхности и её анализа.

Так, они используются дляпрецизионной бездефектной полировки и травления подложек. При этом, каксчитается, ключевую роль играет характерное для кластерных ионов угловоераспределение распыленного вещества. Поскольку энергия ускоренного кластера3выделяется в небольшой области на поверхности, кластеры применяются дляповышения эффективности химических реакций.

Кластерные ионы используютсядляимплантациивеществанамалуюглубину,дляосаждениявысококачественных тонких пленок. Использование пучка кластерных ионов вкачестве зонда повышает точность и чувствительность исследования состававещества на основе методики вторичной ионной масс-спектрометрии.Однако процессы взаимодействия ускоренных кластеров с твердыми теламиостаютсямалоизученными.Вчастности,отсутствуютсистематическиеэксперименты по исследованию угловых распределений распыленного вещества.Неизвестны особенности взаимодействия с многокомпонентными мишенями –угловые распределения распыленных элементов, закономерности сегрегации,селективного распыления.Понятно,чтодляизученияэтихпроцессовнеобходимообладатьинструментом, позволяющим получать пучки кластерных ионов с заданнымисвойствами.

Поэтому целью данной работы являлось получение пучковзаряженных газовых кластерных ионов и изучение закономерностей ихвзаимодействия с одно- и многокомпонентными мишенями.Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующиезадачи: Получениеускоренныхгазовыхкластерныхионовврежимеимпульсной подачи рабочего газа. Разработка методики визуализации сверхзвуковых газовых струй вусловиях ускорителя газовых кластеров. Исследование свойств потокагаза, истекающего из сверхзвукового сопла, и оптимизация системыформирования кластеров. Разработкасистеманализакластерных ионовиисследованиеособенностей импульсных пучков кластерных ионов различных газов. Экспериментальное исследование закономерностей взаимодействияускоренных газовых кластерных ионов с одно- и многокомпонентными4мишенями.Разработкаподходовкописаниюполученныхзакономерностей.Научная новизна. Полученыновыеэкспериментальныеданныеоструктуресверхзвуковой струи в условиях формирования кластеров. Изучены и объяснены закономерности формирования кластеровразличных газов в режиме импульсной подачи рабочего газа, показанароль буферного объема между импульсным клапаном и критическимсечением сопла. Впервые получены угловые распределения распыленного кластернымиионами вещества, отличные от латеральных.

Для их объясненияпредложена модель, учитывающая упругие свойства мишени. Впервые получены угловые распределения распыленного вещества вслучаераспылениямногокомпонентныхмишенейкластернымиионами. Показана нестехиометричность распыленного под различнымиуглами вылетавещества. Обнаружено, что элементы мишени,имеющие наибольшую атомную массу, эмитируются под большимиуглами.Научная и практическая ценность. Разработанная методика визуализации сверхзвуковой струи в условияхформированиякластеровпозволяетпроводитьоптимизациюисточников кластерных ионов. Данные, полученные на основе разработанной методики, вносят вкладв понимание влияния формы сопла и конденсации газа на структурусверхзвуковой газовой струи. Обнаружены и объяснены особенности формирования кластеровразличных газов в режиме импульсной подачи рабочего газа.5 Данные об угловых распределениях, полученные в работе, ипредложенный механизм распыления важны для создания теориираспыления кластерными ионами. Получены данные, показывающие перспективность планаризациикластернымиионамиповерхностиматериаловсточностью,необходимой для создания современных устройств электроники,спинтроники, оптики и т.д.Достоверность результатов обеспечивается их многократной проверкой сиспользованием современной аппаратуры, а также совпадением с имеющимисяв литературе данными в случаях, если такое совпадение возможно.Апробация работы.Основные результаты работы докладывались и обсуждались на российскихи международных конференциях: XVII Международная конференции по электростатическим ускорителями пучковым технологиям (Обнинск, 2008). Международная Конференция по физике взаимодействия заряженныхчастиц с кристаллами, ФВЗЧК (Москва, 2011, 2012, 2013, 2014). Научно-практическая конференция "Фундаментальные и прикладныеаспекты инновационных проектов Физического факультета МГУ"(Москва, 2011). 25th International Conference on Atomic Collisions in Solids, ICACS-25(Kyoto, Japan, 2012). XXI международная конференция “Взаимодействие ионов споверхностью ВИП- 2013” (Звенигород, 2013). 26th International Conference on Atomic Collisions in Solids, ICACS-25(Debrecen, Hungary, 2014).6ПубликацииМатериалы диссертации опубликованы в 4 статьях в рецензируемыхжурналах из перечня ВАК [A1-A4], а также в материалах и сборниках тезисовмеждународных конференций [A5-A15].Структура диссертации.Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения.

Работа содержит124 страницы печатного текста, 63 рисунка, 7 таблиц. Список литературывключает 110 наименований.Личный вклад автора.При участии авторы были разработаны и созданы системы анализа пучкакластерных ионов, исследованы закономерности импульсного режима работыускорителя газовых кластерных ионов, в том числе, массового составакластерного пучка. Автором самостоятельно исследованы и объясненызакономерности формирования кластеров в режиме импульсной подачи газа взависимости от вида рабочего газа.

Разработана система визуализациисверхзвуковой струи и проведены исследования истечения различных газов изсверхзвуковых сопел. Проведены эксперименты по распылению кластернымиионами и исследование приготовленных коллекторов с помощью методикиобратногорезерфордовскогорассеяния,атакжеанализполученныхэкспериментальных данных.Содержание диссертации.Во введении дано обоснование актуальности темы представленнойработы, сформулированы цели исследования, показана новизна и значимостьработы, изложены выносимые на защиту положения, а также приведенысведения об апробации работы.7В главе 1 дается обзор экспериментальных и теоретических работ попроблемам получения пучков заряженных кластеров и исследованию ихвзаимодействия с поверхностью твердых тел.В обзоре рассмотрена динамика истечения газа из сверхзвукового сопла ипоказано, что в таком потоке возможно формирование кластеров.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации