ИСТИНА

Будут проведены исследования фундаментальных процессов образования активных частиц в плазме ВЧ разрядов пониженного давления, а также процессов взаимодействия активных частиц с поверхностью. Для анализа экспериментальных данных предполагается разработка самосогласованных моделей разряда и послесвечения, а также процессов взаимодействия активных частиц с поверхностью. Кроме того, предполагается разработка численных моделей для анализа процессов при осаждении ультра-нанокристаллических алмазных пленок. Планируются исследования взаимодействия сильных световых полей с плазмой и атомно-молекулярными системами. Предполагается исследование процессов многофотонной и лавинной ионизации различных газов и образования протяженных плазменных каналов в поле излучения УФ лазера высокой мощности, изучение физических свойств таких каналов, обусловленных сильной неравновесностью образующейся плазмы. Атмосферные исследования - разработка системы мобильного многокомпонентного мониторинга контроля качества воздуха, основанного на анализе аэрозольного состава атмосферы. Определение основных источников эмиссии продуктов горения на локальном и региональном уровнях. Фотоэнергетика. Изучение радиационной стойкости кремниевых солнечных элементов на диффузионных структурах (типа PERC) с композитными защитными покрытиями.

The research of fundamental processes of the formation of active particles in the plasma of low-pressure high-frequency discharges, as well as the processes of interaction of active particles with the surface will be carried out. For the analysis of experimental data, it is planned to develop self-consistent models of the discharge and afterglow, as well as the processes of interaction of active particles with the surface. It is planned to research the interaction of strong light fields with plasma and atomic-molecular systems. It is supposed to study the processes multiphoton and avalanche ionization of various gases and the formation of extended plasma channels in the radiation field of a high-power UV laser; and also the study of the physical properties of such channels due to the strong nonequilibrium of the resulting plasma. Atmospheric research - development of a mobile multicomponent monitoring system for air quality control based on the analysis of the aerosol composition of the atmosphere. Determination of the main sources of emission of combustion products at the local and regional levels. Photovoltaics. Study of radiation resistance of silicon solar cells based on diffuse structures (such as PERC) with composite protective coatings.

1. В 2026 году предполагается экспериментально-теоретическое исследование динамических эффектов ионов с использованием неинвазивной диагностики ВЧ плазмы – пространственно- и фазово-разрешённой (по периоду ВЧ поля) оптической эмиссионной спектроскопии (PROES); исследование кинетики электронов и ионов в импульсно-модулированных ВЧ разрядах; абсолютная калибровка и валидация метода актинометрии атомов О, N и радикалов CF2 для измерения концентрации данных частиц. Будет продолжено экспериментально-теоретическое исследование процессов травления рутения в индукционном реакторе травления в газовых смесях Ar/O2 и Ar/O2/Cl2. Особое внимание будет уделено взаимосвязи потоков ионов и нейтральных частиц на образец с процессами, протекающими на поверхности, определяющими скорость травления и структуру поверхности. 2. Будут продолжены оптические исследования образования и пространственного распределения пылевых углеродных частиц в плазме СВЧ разрядного реактора резонаторного типа для выявления их роли в процессах осаждения поликристаллических алмазных пленок. Методами компьютерного моделирования будет проведено исследование механизмов образования наночастиц в плазме СВЧ-разряда при осаждении ультрананокристаллических алмазных пленок. Осаждение ультрананокристаллических алмазных (UNCD) пленок в реакторах с СВЧ плазменной активацией газовых CH4/H2/Ar смесей (с типичным составом (0.5%−1%)CH4/ 1%H2/Ar, давлением 150 Torr и СВЧ мощностью 500 Вт) сопровождается активным образованием пылевых частиц и осаждением сажи на стенках реактора, что затрудняет производство и использование UNCD пленок. Кроме того, до конца нерешенной остается проблема основного механизма образования предшественников и самих пылевых частиц в таких разрядных условиях. Исследовать данную проблему планируется с помощью развитой согласованной двумерной модели таких СВЧ реакторов при условии включения в кинетическую схему модели реакционных механизмов для тяжелых углеводородов – возможных предшественников пылевых частиц. Расчеты пространственных распределений концентраций тяжелых углеводородов (включая циклические C6Hx) в различных CH4/H2/Ar смесях позволят выявить возможных предшественников пылевых частиц и ключевые отличия пылевых режимов реактора от режимов практически без пылевых частиц и образования сажи. Предполагается также провести анализ изменения пространственных распределений плазменных параметров (концентрации и температуры электронов, температуры и состава реакционных смесей) в этих режимах и их влияние на образование пылевых частиц. 3. В 2026 году планируется методом численного моделирования исследовать процесс распространения импульсов СВЧ (длина волны λ=8 мм) излучения в полом плазменном волноводе, созданном в воздухе УФ излучением мощного эксимерного KrF лазера и определить параметры волновода, при которых возможно эффективное каналирование СВЧ излучения на значительные расстояния. Для последующего проведения экспериментов в ФИ РАН им. П.Н. Лебедева имеется мощный KrF лазер ГАРПУН, который по предварительным данным позволит формировать плазменные волноводы протяженностью до нескольких метров и более. 4. В 2026 году будет продолжено развитие метода анализа химического профиля аэрозолей при пиролизе сибирских биомасс и эффектов воздействия дымовых эмиссий на здоровье в Большой Аэрозольной камере. Предполагается продолжение лабораторных экспериментов в условиях открытого горения и тления, в частности, отбор и физико-химический анализ материалов горения биомассы. Будут получены масс-спектрометрические данные по идентификации маркеров горения Сибирских биомасс. Полученные результаты будут использованы для определения конкретного типа сжигаемой биомассы и характерных различий в условиях горения и тления при старении дымов, а также для интерпретации результатов анализа состава аэрозолей горения в дымах в окружающей среде и анализа токсикологического воздействия частиц дымов на здоровье населения. В продолжении решения задачи характеризации аэрозолей шлейфов удаленных пожаров, а также для сравнительного анализа характеристик дымов, моделируемых в экспериментах в Большой Аэрозольной камере, с реальными дымами во время лесных пожаров, предлагается расширить проведенный анализ исследованиями влияния стареющих дымов, переносимых долгое время в атмосфере. Практическое применение. Разработанная система будет адаптирована на создаваемом Аэрозольном инструментальном комплексе на Метеорологической Обсерватории МГУ. 5. Будет исследовано влияние композитных защитных покрытий на деградацию кремниевых солнечных элементов на диффузионных структурах (типа PERC) под действием облучения электронами с энергией 1МэВ с флюенсом до 10(1)4 эл/см2. Будут определены условия отжига кремниевых структур для компенсации радиационных дефектов при температурах до 120 С.

Основу научного задела составили исследования, проведенные в рамках данного НИР в 2020-2025 году. (1) Предложен и оттестирован метод «виртуальных измерений» функции распределения ионов по энергиям (ФРИЭ), необходимый для управления плазмохимическими процессами происходящими на поверхности обрабатываемого образца. С использованием спектральных и зондовых методов диагностики проведено исследование радикального состава и электронной компоненты плазмы ВЧИ разрядов в смесях Ar/Сl2/O2 для различных параметров плазмы. Начаты исследования фундаментальных процессов в плазме современных ВЧ реакторов в непрерывном и импульсно-периодическом режимах с целью управления потоками на поверхность радикалов, ионов и ВУФ излучения для решения проблем плазменных технологий современной микроэлектроники. (2) Задача о распространении СВЧ излучения в полых плазменных волноводах представляет значительный интерес для целого ряда практических приложений. Для решения данной задачи авторы обладают необходимыми навыками в численном интегрировании волнового уравнения (как второго порядка, так и в приближении медленно меняющихся амплитуд), описывающего распространение электромагнитных импульсов в пространственно-неоднородных и нестационарных средах. (3) Разработаны инструментальные и методические основы комплексного исследования характерных свойств аэрозолей природных пожаров. Продолжен анализ данных, полученных в натурных и лабораторных экспериментах по анализу химических свойств дымовых аэрозолей в шлейфах интенсивных пожаров. (4) Для создания перспективных конструкций фотопреобразователей будут использованы структуры, разработанные ранее, с применением слоев из прозрачных проводящих оксидов, полученных методом ультразвукового спрей-пиролиза.

(1) Будут проведены исследования фундаментальных процессов в плазме современных реакторов в непрерывном и импульсно-периодическом режимах с целью расширения возможностей управления потоками на поверхность активных нейтралов (радикалов), ионов и ВУФ излучения для решения проблем плазменных технологий в современной микроэлектроники. (2) Проанализирована возможность транспортировки и управления параметрами СВЧ излучения (длина волны – 8 мм) в плазменных волноводах, созданных лазерным излучением на расстояния до 20 метров. (3) Разработаны инструментальные и методические основы комплексного исследования характерных свойств аэрозолей природных пожаров. Продолжен анализ данных, полученных в лабораторных и натурных экспериментах по анализу химических свойств дымовых аэрозолей в шлейфах интенсивных пожаров. (4) Будут получены данные по радиационной стойкости кремниевых солнечных элементов на диффузионных структурах (типа PERC) с композитными защитными покрытиями.