Особенности функционирования плазменных источников электронов в кислородной среде в форвакууме при электронно-лучевом синтезе оксидных покрытий.

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 22-29-00837

НазваниеОсобенности функционирования плазменных источников электронов в кислородной среде в форвакууме при электронно-лучевом синтезе оксидных покрытий.

Руководитель Бурдовицин Виктор Алексеевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" , Томская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-302 - Корпускулярные, плазменные и лучевые источники для исследований и практики

Ключевые слова Плазменный электронный источник, форвакуумная область давлений, электронно-лучевой синтез покрытий, оксидные покрытия

Код ГРНТИ29.27.43

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Оксидные покрытия имеют широкое применение, как в микроэлектронике, так и в других областях промышленного производства. Среди большого разнообразия методов создания таких покрытий значительное место занимают вакуумные методы, использующие испарение или ионное распыление как оксидных мишеней, так и металлических мишеней в кислородной среде. Испарение обладает преимуществом с точки зрения скорости осаждения. Для испарения обычно используется электронный луч. Разогрев, а также иные физические механизмы, вызывают диссоциацию молекул окислов, в результате чего осаждаемые покрытия, как правило, имеют дефицит кислорода. Восполнение этого дефицита путем проведения испарения в кислородной среде оказывается трудно реализуемым приемом в силу того, что технологические установки оборудованы пушками с термокатодом, выходящим из строя при контакте с кислородом. В настоящем проекте предлагается использовать собственную уникальную разработку авторов – форвакуумный плазменный электронный источник, способный формировать электронный пучок при давлениях газа до 100 Па, недостижимых для пушек с накаливаемым катодом. Цель настоящего проекта – создание научных основ технологии электронно-лучевого осаждения оксидных покрытий в кислородной среде с использованием форвакуумного плазменного электронного источника. Научная значимость решаемой проблемы обусловлена высокими прочностными и функциональными свойствами и параметрами оксидных покрытий, обеспечивающими их использование для решения практических задач как в микроэлектронике, так и в иных областях человеческой деятельности. Настоящий этап развития науки и технологий характеризуется потребностью в альтернативных технологиях синтеза оксидных покрытий, в том числе, с применением электронных пучков в ранее не использованном диапазоне давлений. Актуальность решения указанной проблемы связана с потребностью в современных технологических процессах модификации поверхностных свойств различных материалов, привлекательностью использования для этих целей оксидных покрытий, обладающих высокими прочностными характеристиками и широкими функциональными свойствами, перспективностью электронно-лучевого синтеза оксидных покрытий, обеспечивающего наибольшую эффективность процесса, возможностью реализации такого метода синтеза оксидных покрытий с использованием уникального электронно-лучевого оборудования – форвакуумных плазменных источников электронов и недостаточной изученностью особенностей стабильного функционирования источников электронов такого типа в химически агрессивной кислородной среде. Указанные обстоятельства требуют детальных исследований, на которые и направлен настоящий проект. Конкретная задача проекта заключается в исследовании в кислородной среде особенностей устойчивого инициирования и стабильного горения плазмообразующего разряда форвакуумного плазменного источника электронов, процессов эмиссии электронов из плазмы, ускорения, формирования и транспортировки сфокусированного электронного пучка в оптимальном для синтеза оксидных покрытий диапазоне давлений кислорода от единиц до сотни паскаль, электронно-лучевом испарении мишени и генерации в указанных условиях кислородной пучковой плазмы, а также изучении процессов, влияющих на эффективность электронно-лучевого и ионно-плазменного ассистирования синтеза оксидных покрытий на поверхности металлов и полупроводников. Комплексность задачи состоит в сочетании исследований процесса генерации электронного пучка форвакуумным плазменным источником электронов в условиях агрессивной среды кислорода, с особенностями взаимодействия электронного пучка с газовой средой и поверхностью материалов. План работы по проекту включает следующие основные задачи: 1.Модернизация форвакуумного плазменного источника сфокусированного электронного пучка, а также диагностического оборудования и экспериментальных методик, применительно к задачам проекта. 2.Исследование особенностей процессов функционирования, а также параметров и характеристик форвакуумного плазменного источника электронов в кислородной среде. 3. Исследование особенностей взаимодействия электронного пучка с испаряемым материалом в кислородной среде. 4. Исследование влияния параметров электронного пучка, давления кислорода и состава испаряемого материала на характеристики и свойства синтезируемых оксидных покрытий.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Бурдовицин В.А., Карпов К.И., Нгон А Кики Л.Ж., Окс Е.М., Визирь А.В. Characteristics of a Source for Oxide Coating Deposition by the Electron-Beam Evaporation of Dielectric Materials. Plasma., No.5, 2022, p. 258-264. (год публикации - 2022)
10.3390/plasma5020020

2. Бакеев И.Ю., Климов А.С., Окс Е.М., Зенин А.А. Hollow Cathode Glow Discharge Initiation in a Forevacuum Plasma-Cathode Electron Source IEEE Transactions on Plasma Science (год публикации - 2022)

3. Бурдовицин В.А., Бакеев И.Ю., Карпов К.И., Нгон А Кики Л.Ж., Окс Е.М. ВЛИЯНИЕ РОДА ГАЗА НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ УСКОРЯЮЩЕГО ПРОМЕЖУТКА ФОРВАКУУМНОГО ПЛАЗМЕННОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОНОВ Известия вузов. Физика., 11, 65, 11, 26-30 (год публикации - 2022)
10.17223/00213411/65/11/26

4. Бурдовицин В.А., Бакеев Ш.Ю., Карпов К.И., Нгон А Кики Л.Ж., Окс Е.М. Aluminum oxide films fabricated by reactive electron-beam evaporation in the forevacuum pressure range High Temperature Material Processes: An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes, , Volume 28, Issue 1, 2024, pp. 1-8. (год публикации - 2024)
10.1615/HighTempMatProc.2023048009

5. Бурдовицин В.А., Карпов К.И., Нгон А Кики Л.Ж., Окс Е.М. Влияние температуры подложки на параметры пленок оксида алюминия при электронно-лучевом испарении алюминия в атмосфере кислорода. Журнал Прикладная физика (год публикации - 2024)

6. Бурдовицин В.А., Карпов К.И., Нгон A Кики Л.Ж. О влиянии рода газа на электрическую прочность ускоряющего промежутка плазменного электронного источника Материалы докладов XVIII Международной научно-практической конференции "ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ". Томск. 16–18 ноября 2022 г., Материалы докладов XVIII Международной научно-практической конференции "ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ". Томск. 16–18 ноября 2022 г. С. 219-221. (год публикации - 2023)

7. Карпов К.И., Нгон А Кики Л.Ж. ПЛЕНКИ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ РЕАКТИВНЫМ ИСПАРЕНИЕМ Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Научная сессия ТУСУР 2023". Томск 17-19 мая 2023 г. Ч.1., Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Научная сессия ТУСУР 2023". Томск 17-19 мая 2023 г. Ч.1. С. 240-243. (год публикации - 2023)

8. Нгон А Кики Л.Ж., Карпов К.И. ПАРАМЕТРЫ ПЛЕНОК ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ ИСПАРЕНИИ АЛЮМООКСИДНОЙ КЕРАМИКИ В КИСЛОРОДЕ Сборник научных трудов XX Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУК". Т.7. Томск. 25–28 апреля 2023 г., Сборник научных трудов XX Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУК". Т.7. Томск. 25–28 апреля 2023 г. С. 97-99. (год публикации - 2023)

9. Карпов К.И., Нгон А Кики Л.Ж. Реактивное электронно-лучевое осаждение пленок оксида алюминия Материалы докладов XIX Международной научно-практической конферен-ции «Электронные сред-ства и системы управле-ния». Томск 2023. Ч. 1., Материалы докладов XIX Международной научно-практической конферен-ции «Электронные сред-ства и системы управле-ния». Томск 2023. Ч. 1. С. 244-246. (год публикации - 2023)

Публикации