Пространственное распределение плотности ионного потока в лазерно-плазменном источнике для нанесения нанопокрытий на подложки увеличенных размеров

  • Виктор Константинович Гончаров Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь
  • Михаил Валентинович Пузырев Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-2985-2173
  • Валерий Юзефович Ступакевич Гродненский государственный университет им. Янки Купалы, ул. Ожешко, 22, 230023, г. Гродно, Беларусь
  • Никита Игоревич Шульган Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-2-81-87

Аннотация

Выполнено экспериментальное определение равномерности плотности ионных потоков на подложку увеличенных размеров (~200 см2) в целях формирования наноструктур лазерно-плазменным методом. Отмечено, что система для осаждения наноструктур состоит из эрозионного лазерного факела материала мишени и подложки, расположенных в вакуумной камере. Для плавной регулировки параметров наносимых на подложку частиц между лазерной мишенью и подложкой установлена сетка, на которую подается отрицательный по отношению к лазерной мишени потенциал. В результате после сетки формируется поток частиц, состоящий преимущественно из ионов, энергией которых можно надежно и плавно управлять, подавая на сетку положительный по отношениюк подложке потенциал. Проведенные эксперименты показали, что однородность плотности ионных потоков на подложку увеличенных размеров (~200 см2 ) в лазерно-плазменном источнике для нанесения нанопокрытий можно повысить, подавая на подложку ускоряющий потенциал (по отношению к сетке). Минимальная разница между плотностью ионного потока в центре и на краю мишени составляет ~5 %. В результате технологически возможно производить очистку поверхности подложки ионами материала лазерной мишени (вторичная эмиссия), создавать псевдодиффузионный слой материала мишени в приповерхностной области подложки и наносить на подложку материал лазерной мишени. При этом все перечисленные операции можно выполнять последовательно, не разгерметизируя вакуумную камеру, что позволит получить нанопокрытия с высокой адгезией и на подложках увеличенных размеров.

Биографии авторов

Виктор Константинович Гончаров, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; главный научный сотрудник лаборатории лазерной плазмодинамики

Михаил Валентинович Пузырев, Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко БГУ, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; заведующий лабораторией лазерной плазмодинамики

Валерий Юзефович Ступакевич, Гродненский государственный университет им. Янки Купалы, ул. Ожешко, 22, 230023, г. Гродно, Беларусь

старший преподаватель кафедры информационных систем и технологий физико-технического факультета

Никита Игоревич Шульган, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

студент факультета радиофизики и компьютерных технологий. Научный руководитель – В. К. Гончаров

Литература

  1. Chrisey DB, Hubler GK, editors. Pulsed laser deposition of thin films. New York: John Wiley & Sons; 1994. 648 p.
  2. Bonelli M, Miotello A, Mosaner P. Pulsed lased deposition of diamondlike carbon films on polycarbonate. Journal of Applied Physics. 2003;93(2):859. DOI: 10.1063/1.1530725.
  3. Vuoristo P, Tuominen J, Nurminen J. Laser coating and thermal spraying – process basics and coating properties. In: Proceedings of the International thermal spray conference and exhibition ITSC 2005; 2005 May 2–4; Basel, Switzerland. Düsseldorf: DVS-Verlag; 2005. p. 1270–1277.
  4. Goncharov VK, Kozlova EI, Puzyrev MV, Stupakevich VYu. [А source of aluminum ions with regulated ion energy]. In: Popechits VI, Dudchik YuI, Senkevich GA, editors. Prikladnye problemy optiki, informatiki, radiofiziki i fiziki kondensirovannogo sostoyaniya. Materialy Chetvertoi Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii; 11–12 maya 2017 g.; Minsk, Belarus’ [Applied problems of optics, informatics, radiophysics and condensed matter physics. Proceedings of the 4th International scientific and practical conference; 2017 May 11–12; Minsk, Belarus]. Minsk: [s. n.]; 2017. p. 209–211. Russian.
  5. Goncharov VK, Puzyrev MV, Stupakevich VY. Physical processes in a laser source of aluminum ions with the controlled energy for nanofilm deposition. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2017;3:79–87. Russian.
  6. Goncharov VK, Puzyrev MV, Stupakevich VYu. Controlling charged-particle fluxes in the erosive laser plasma of a graphite target in vacuum. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2018;91(4):1056–1062. DOI: 10.1007/s10891-018-1831-y.
Опубликован
2021-05-21
Ключевые слова: лазерная плазма, ионные пучки, наноструктуры, высокая адгезия
Как цитировать
Гончаров, В. К., Пузырев, М. В., Ступакевич, В. Ю., & Шульган, Н. И. (2021). Пространственное распределение плотности ионного потока в лазерно-плазменном источнике для нанесения нанопокрытий на подложки увеличенных размеров. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 81-87. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2021-2-81-87
Выпуск
№ 2 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика лазеров

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).