Разработка системы контроля процесса плазмохимического осаждения на основе оптической спектроскопии и методов машинного обучения для управляемого создания центров окраски в алмазных микро- и нано-структурах

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-79-00203

НазваниеРазработка системы контроля процесса плазмохимического осаждения на основе оптической спектроскопии и методов машинного обучения для управляемого создания центров окраски в алмазных микро- и нано-структурах

Руководитель Исмагилов Ринат Рамилович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова осаждение из газовой фазы, низкотемпературная плазма, механизм формирования, углеродные материалы, наноструктуры, алмаз, оптическая диагностика плазмы, термометрия плазмы, искусственный интеллект, машинное обучение

Код ГРНТИ29.27.49

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящее время, благодаря уникальным физико-химическим свойствам, алмазные микро- и наноструктуры с активными квантовыми центрами окраски привлекают значительный научный и технический интерес. Одним из перспективных способов синтеза и модификации таких материалов является плазмохимическое осаждение из газовой фазы. Однако в настоящее время остаются нерешенными задачи, связанные с быстрым экспериментальным определением основных характеристик состояния плазмы и влиянием состояния плазмы на формирование различных углеродных материалов. В частности, по этой причине на сегодняшний день метод плазмохимического осаждения не позволяет, за исключением некоторых разновидностей материалов, достичь высоких показателей повторяемости и контролируемого выхода конечного микро- и нано-структурированного продукта. Это относится, прежде всего, к недавно обнаруженным композитным алмазным пленкам, в состав которых входят перспективные монокристаллы алмаза нитевидной, пирамидальной формы. Понимание механизмов формирования потенциально позволит решить проблему контролируемого получения таких монокристаллов нитевидной формы, а также определить способы управления морфологией, внедрением примесных центров в их структуру в ходе осаждения. В проекте предлагается новое решение этой задачи путем применения разрабатываемой установки по автоматическому сбору эмиссионных спектров излучения плазмы и создания карт (пространственного распределения) основных характеристик плазмы. С целью быстрого анализа спектроскопических данных в проекте будут применены современные методы машинного обучения. В проекте будут получены карты пространственных распределений температур газовых подсистем и свободных электронов плазменного объекта, из которого формируются углеродные материалы. Будут выявлены закономерности и связи между пространственными картами параметров плазмы и получаемыми уникальными материалами. В ходе работы будут создаваться композитные алмазные пленки, в состав которых входят перспективные монокристаллы алмаза нитевидной формы с различными центрами окраски. В ходе осаждения будут записываться спектры и карты пространственного распределения основных характеристик плазмы. Детальный сравнительных анализ таких данных, позволит приоткрыть завесу тайн в сложной молекулярной плазме. Полученные результаты создадут научную основу для создания новых или улучшения известных технологий создания перспективных нано- и микроструктурированных алмазных материалов из газовой фазы.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Исмагилов Р., С. Малыхин, Пузырь А., Логинов А., Клещ В., Образцов А. Single-Crystal Diamond Needle Fabrication Using Hot-Filament Chemical Vapor Deposition Materials, 14, 9, 2320 (год публикации - 2021)
10.3390/ma14092320

2. Исмагилов Р., А.Б. Логинов, С.А. Малыхин, В.И. Клещ, А.Н. Образцов Анализ низкотемпературной плазмы методом оптической эмиссионной спектроскопии с пространственным сканированием Приборы и техника эксперимента, 4, 1-6 (год публикации - 2021)
10.31857/S0032816221040170

3. Логинов А. Б., Исмагилов Р. Р., Бокова-Сирош С. Н., Божьев И. В., Образцова Е. Д., Логинов Б. А., Образцов А. Н. Формирование наноструктурированных пленок MoS2, WS2, MoO2 и гетероструктур на их основе Журнал Технической Физики (год публикации - 2021)

4. Исмагилов Р., Логинов А., В.И. Клещ, А.Н. Образцов Optical emission spectroscopy mapping for plasma diagnostics during plasma-enhanced chemical vapor deposition Setcor (год публикации - 2021)

5. Исмагилов Р., С. Малыхин, Логинов А., Клещ В., Образцов А. Spatially resolved in-situ plasma thermometry for chemical vapor deposition of carbon nanomaterials Materials Chemistry (год публикации - 2021)

Публикации