Исследован рост частиц из распыленных атомов металла в плазме высокочастотного магнетронного разряда в аргоне при давлении 10 Па. Частицы с размерами более 100 нм при выключении разряда собирались на специальные подложки, расположенные в различных частях камеры. Получены временные зависимости максимального размера растущих частиц в плазме с наложенным магнитным полем. Размер и форма частиц определялись ex situ с помощью электронной микроскопии по окончании экспериментов различной длительности. Концентрация частиц, левитирующих в ловушке, измерялась in situ по характеристикам рассеяния лазерного излучения. Анализ собранных частиц показал, что они состоят из материала распыляемого электрода, в данном случае - меди.
Обнаружено увеличение скорости объемного роста частиц при увеличении их размеров. На поздней стадии роста в плазме обнаружена агломерация заряженных частиц микронных размеров в цепи длиной до 500 мкм.
Экспериментально показано существование потока нейтральной компоненты плазмы магнетронного разряда в направлении электронного дрейфа. Сравнение с результатами расчёта диффузии газа в потоке в трехмерной модели, соответствующей условиям эксперимента, позволил определить скорость потока газа.
Обнаружен режим равноскоростного распыления, когда скорости распыления поверхности меди и графитовых вставок выравниваются. Предложен механизм, объясняющий наблюдаемое явление, учитывающий перераспределение ионных потоков и имплантацию атомов одного элемента мозаики в другой.
Рассмотрено электростатическое взаимодействие заряженной сферической диэлектрической макрочастицы с точечным зарядом в плазме в присутствии внешнего однородного электрического поля. Определены электростатическая сила и момент сил, действующих на макрочастицу и установлен вид потенциала взаимодействия для неравномерного распределения свободного заряда по поверхности макрочастицы.
Экспериментально изучены характеристики движения частиц различного размера, удерживаемых в плазме магнетронного ВЧ разряда. Наблюдаемые в эксперименте скорости движения частиц были выше тепловых на 2-3 порядка. Проведено теоретическое исследование взаимодействия частиц в плазме, и рассчитаны потенциалы взаимодействия одноименно заряженных сферических частиц с учетом поляризации поверхностного заряда частиц и с учетом однородного внешнего электрического поля. Расчет показал, что наличие электрического поля указанной величины в области взаимодействия существенно снижает энергетический барьер, который должен быть преодолен в процессе сближения двух одноименно заряженных сферических частиц близкого размера для их коагуляции. Частицы с размерами в несколько микрон и более, удерживаемые в предслое магнетронного ВЧ разряда, обладают кинетической энергией, достаточной для преодоления этого барьера, что может служить причиной наблюдаемого характера коагуляции частиц с близкими размерами.
Рассмотрена статическая диэлектрическая функция неравновесной пылевой плазмы на основе метода моментов. Статические характеристики плазмы рассчитывались из уравнения Орнштейна-Цернике на основе гиперцепного приближения. Далее на основе флуктуационно-диссипативной теоремы и метода моментов восстанавливалась динамическая диэлектрическая функция плазмы. Предложена трехкомпонентная модель плазмы, способная описать коллективные явления в пылевой плазме, а также предсказан фазовый переход первого рода в такой плазме.
Установлен механизм левитации крупных частиц в приэлектродном слое ВЧ-разряда с учетом сил ионного увлечения, гравитационных и электростатических сил. Получено аналитическое выражение для потенциала взаимодействия двух проводящих макрочастиц в однородном внешнем электрическом поле с учетом эффектов экранирования плазмой. На основе численного моделирования процессов переноса электронов и ионов в магнетронном ВЧ-разряде установлен механизм формирования плазменно-пылевой ловушки, определены распределения электрического поля, плотности электронов и ионов, температуры электронов в области левитации пылевых частиц. В приближении ограниченных орбит вычислен заряд пылевых частиц и определена константа скорости коагуляции и выяснен механизм экспериментально наблюдаемого роста частиц конденсированной дисперсной фазы в магнетронном ВЧ-разряде.