Модификация и анализ поверхности ионным облучением и электронная микроскопияНИР

Modification and analysis of surface ion irradiation and electron microscopy

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Модификация и анализ поверхности ионным облучением и электронная микроскопия
Результаты этапа: - Изучены кинетические характеристики и основные закономерности зарядки диэлектриков при облучении электронами средних энергий. Установлены особенности зарядки диэлектрических мишеней, предварительно облучённых ионами и электронами с различными дозами. - Получены зависимости коэффициента вторичной электронной эмиссии с поверхности металлов различной кристаллической структуры от угла падения электронов для случаев необлученной поверхности и поверхности, предварительно модифицированной бомбардировкой ионами средней энергии. - Получены эмпирические выражения для средней энергии отражённых электронов в зависимости от углов их выхода и наклона. Получены экспериментальные угловые зависимости спектров вторичных и отражённых электронов, на основе которых предложен новый алгоритм трёхмерной реконструкции поверхности микроструктур по измеренным дифференциальным коэффициентам эмиссии электронов в сканирующем электронном микроскопе. - Экспериментально и с помощью компьютерного моделирования исследованы угловые распределения частиц, распыленных из различных материалов ионами аргона и кластерными ионами аргона с энергией 10 кэВ. В компьютерных расчетах в пространственных распределениях частиц, распыленных из монокристаллов Cu и Mo, обнаружена анизотропия. Показано, что наблюдающая анизотропия не связана с механизмом формирования пятен Венера, который наблюдается при облучении монокристаллов атомарными ионами, а определяется кристаллической структурой мишени по границе кратера. - Исследована топография поверхности различных материалов (полупроводников – кремний, пористый кремний; диэлектриков – ситал). Для всех исследованных материалов наблюдалось сильное сглаживание рельефа поверхности. Так, например, при облучении ситала кластерными ионами аргона с энергией 10 кэВ средняя шероховатость (RMS) уменьшалась c 1,3 нм до 0,35 нм.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Модификация и анализ поверхности ионным облучением и электронная микроскопия
Результаты этапа: -Исследован процесс формирования многослойных отражающих покрытий на ситалловых подложках и изучено влияние полировки подложек кластерными ионами на структурные и отражающие свойства покрытий. -Численно промоделирована задача зарядового обмена между отрицательным ионом водорода и наносистемами - тонкие металлические пленки и островковые пленки. -Получены аналитические выражения и экспериментальные результаты по зависимости дифференциального коэффициента эмиссии вторичных и отраженных электронов и их энергии от углов падения и выхода электронов. -Разработан 4-х квадрантный кольцевой детектор отраженных электронов для трехмерной микротомографии. -Получены экспериментальные результаты по кинетике зарядки диэлектриков при их облучении ионами различных типов. -Получены углеродные тонкопленочные структуры с различным удельным электросопротивлением от 101 до 106 Ом×см. -Исследована зависимость структуры и физических свойств полученных образцов от их удельного сопротивления.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Модификация и анализ поверхности ионным облучением и электронная микроскопия
Результаты этапа: -Исследован процесс формирования многослойных отражающих покрытий на ситалловых подложках и изучено влияние полировки подложек кластерными ионами на структурные и отражающие свойства покрытий. -Численно промоделирована задача зарядового обмена между отрицательным ионом водорода и наносистемами - тонкие металлические пленки и островковые пленки. -Получены аналитические выражения и экспериментальные результаты по зависимости дифференциального коэффициента эмиссии вторичных и отраженных электронов и их энергии от углов падения и выхода электронов. -Разработан 4-х квадрантный кольцевой детектор отраженных электронов для трехмерной микротомографии. -Получены экспериментальные результаты по кинетике зарядки диэлектриков при их облучении ионами различных типов. -Получены углеродные тонкопленочные структуры с различным удельным электросопротивлением от 101 до 106 Ом×см. -Исследована зависимость структуры и физических свойств полученных образцов от их удельного сопротивления.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Модификация и анализ поверхности ионным облучением и электронная микроскопия
Результаты этапа: - Исследованы температурные и структурные эффекты в распылении газовыми кластерными ионами. - Промоделированы экспериментальные данные по нейтрализации ионов Li+ и Na+ на нанокластерах Au. Дано объяснение существенного увеличения вероятности нейтрализации при уменьшении размера кластера. - Разработан новый метод 3-D реконструкции профиля поверхности микроструктур и соответствующее математическое обеспечение томографии поверхности, а также 3-D визуализации скрытой под поверхностью архитектуры микрообъектов. - Проведены исследования процессов зарядки диэлектриков, алмаза и изолированных металлов. Исследован процесс зарядки диэлектриков и изолированных металлов при облучении ионами Ar+, H+, Ga+ и др. Определены основные параметры процесса зарядки диэлектриков при ионном облучении. Исследованы особенности формирования контраста в сканирующем электронном микроскопе изображений диэлектриков и сегнетоэлектриков при электронном облучении. - Изготовлены и исследованы мишени на основе квазиодномерных углеродных систем. С помощью ионно-плазменного напыления в высоком вакууме получены тонкие (до 50 нм) углеродные квазиодномерные пленки на различных подложках. Проведена комплексная аттестация структурных свойств синтезированных образцов, получены их вольтамперные характеристики.
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Модификация и анализ поверхности ионным облучением и электронная микроскопия
Результаты этапа: 1. Проведено исследование особенностей распыления газовыми кластерными ионами многокомпонентных мишеней на основе сплавов никеля. Обнаружено, что при облучении кластерными ионами аргона происходит обогащение поверхности элементом с меньшей энергией связи. Степень обогащения существенно превосходит обогащение в случае распыления пучком атомарных ионов. Обнаружено, что в режиме насыщения поверхностная концентрация элемента, обогащающего поверхность, меняется с изменением плотности тока пучка кластерных ионов. Определено соотношение парциальных коэффициентов распыления компонентов сплавов в зависимости от объемных концентраций этих компонентов. Исследована морфология поверхности сплавов, облученных кластерными ионами при нормальном падении и при наклонном. Выявлены и объяснены закономерности для каждого случая. Полученные результаты имеют принципиальное значение для развития методов элементного анализа поверхности твердых тел с использованием потоков ускоренных кластерных ионов, а также для разработки методов направленной модификации рельефа и состава поверхности. 2. Теоретическо-расчетное исследование электронного обмена ионов с металлическими нанокластерами показало, что а) результаты моделирования плотности электронных состояний и резонансного электронного обмена воспроизводят дискретную электронную структуру металлических нанокластеров, проявляющуюся в виде неоднородного пространственного распределения электронной плотности и дискретной энергетической плотности электронных состояний и что б) при резонансном электронном обмене с нанокластером происходит последовательное заполнение собственных состояний нанокластера: в начале в направлении нормали к поверхности, затем параллельно поверхности. В результате чего в электронном обмене участвует только определенное подмножество собственных состояний нанокластера, что согласуется с данными сканирующей электронной спектроскопии. 3. Показана важная роль аппаратной функции детекторной системы в сканирующем электронном микроскопе в принятом алгоритме восстановления трехмерного изображения топографии поверхности микроструктур. Объяснено влияние на аппаратную функцию геометрического фактора, отражающего постепенный переход углового распределения отраженных электронов от классической (Ламбертовской) сферической формы к вытянутой эллипсоидальной форме. 4. Установлены важные закономерности при изучении кинетики зарядки диэлектриков при электронном облучении. 5. Получены углеродные пленки, состоящие из аморфной углеродной матрицы и внедренными в нее алмазными нанокластерами. В результате отжига в таких образцах формируются NV люминесцентные центры. Высокочастотным магнетронным осаждением с последующим ионным облучением получены углеродные структуры при различной дозе облучения. Показано, что ионное облучение привело к формированию серебряных наночастиц заданного размера (до 50 нм). Исследования рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показали низкую степень окисления таких наночастиц от времени, а измеренные SEERS спектры - их высокую стабильность.
6 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Модификация и анализ поверхности ионным облучением и электронная микроскопия
Результаты этапа:
7 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Модификация и анализ поверхности ионным облучением и электронная микроскопия
Результаты этапа:
8 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Модификация и анализ поверхности ионным облучением и электронная микроскопия
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".