SEARCH:

Янин Сергей Николаевич
Доктор физико-математических наук

Научно-образовательный центр Б.П. Вейнберга, Профессор

Тел.: 8 (3822) 60-64-15
Вн. телефон: 5429
написать сообщение
Расписание
Сегодня
11 декабря 2019 / Wednesday / Неделя нечетная
Time tableРасписание
  
    New Tab     
    New Tab     
    New Tab     

1. Для решения задачи математического моделирования каскадных и диффузионных процессов в твердотельных структурах нами на базе метода квантовых дефектов разработан способ расчета параметров формфактора псевдопотенциала для дополнительно ионизованных ионных остовов. На примере алюминия вычислены параметры форм-фактора Хейне-Абаренкова-Анималу и на их основе получены парные потенциалы межатомного взаимодействия. Обнаружено, что глубина первого минимума парного потенциала для атома в нормальном зарядовом состоянии и дополнительно ионизированного уменьшается по сравнению со случаем нормальных зарядовых состояний. Более того, у пары ионизированных частиц первый минимум вообще исчезает, в результате чего они попадают на ветвь отталкивания. Это может приводить к явлению распыления поверхности из области трека быстрой заряженной частицы, известному в литературе как “ кулоновский взрыв”. Молекулярно-динамическое моделирование такого процесса, выполненное нами с применением полученных потенциалов межатомного взаимодействия, показало, что он может иметь место при условии, что время жизни ионизованных состояний составляет не менее 10-13с.

2. На основе псевдопотенциального подхода проанализировано поведение потенциалов межатомного взаимодействия в алюминии в условиях возбуждения электронной подсистемы. Обнаружено, что тепловое размытие поверхности Ферми не приводит к существенному изменению сил межатомного взаимодействия. В то же время локальное увеличение концентрации электронов проводимости вызывает “размягчение” кристаллической решетки, когда равновесной становится конфигурация с меньшим межатомным расстоянием. Рассчитаны соответствующие потенциалы межатомного взаимодействия, дающие возможность исследовать методом машинного моделирования различные эффекта, обусловленные изменением электронной плотности.

3. Вычисленные нами параметры форм-факторов псевдопотенциала позволили получить уравнения состояния для металлов при наличии дополнительно ионизированных атомов. В частности, найдены изобары для различных концентраций дополнительно ионизированных состояний. Предложенная методика позволяет анализировать поведение вещества в условиях воздействия мощных потоков ионизирующих излучений вплоть до плотностей, при которых пропвдает металлическая связь вследствие перехода вещества в парообразное или плазменное состояние.
4. На базе метода молекулярной динамики разработан комплекс программ для математического моделирования каскадных процессов, возникающих в твердом теле при воздействии ионизирующих излучений, а также диффузионных явлений, свойственных облучению мощными импульсными пучками заряженных частиц. Машинное моделирование диффузионных процессов при наличии значительных градиентов температуры (105 К/см) и давления, свойственных мощным импульсным радиационным полям, показало значительное возрастание коэффициента диффузии, что хорошо согласуется с результатами экспериментов.

5. Для анализа возможности применения газового разряда как модельной среды для изучения воздействия плазмы на поверхность выполнены эксперименты по измерению плавающего потенциала Ленгмюровского зонда в области мишени магнетронного диода и оптических спектров плазмы магнетрона с жидкофазной мишенью, позволившие построить феноменологическую модель магнетронного разряда. Эти исследования позволили нам установить важную роль собственных атомов мишени в физических явлениях, протекающих в плазме. Был обнаружен критический уровень мощности, начиная с которого исчезает необходимость в использовании рабочего газа. Это обусловлено более низким потенциалом ионизации атомов мишени по сравнению с инертным газом. В результате происходит перераспределение прикатодного падения потенциала таким образом, что электроны холловского тока не успевают набрать энергию, необходимую для ионизации аргона. Если концентрация собственных атомов мишени достаточна для поддержания разряда, то он переходит в режим самораспыления.

6. Исследована работа устройства, представляющего собой комбинацию магнетронного диода и ионного источника с холловским дрейфом электронов, работающего в режиме ионного ассистирования магнетронной мишени. Данное устройство оказалось эффективным средством нанесения оксидных пленок со скоростью напыления в несколько раз превышающей свойственную обычным магнетронным системам. Это связано с тем, что внешний ионный пучок обладает более высокой энергией и интенсивно разрушает оксидную пленку, образующуюся на поверхности магнетронной мишени в режиме реактивного распыления. Таким образом, ионы магнетронного разряда распыляют атомарно чистую металлическую поверхность, скорость травления которой значительно выше, чем мишени, покрытой слоем окислов.
2011 © Томский политехнический университет
При полном или частичном использовании текстовых и графических материалов с сайта ссылка на портал ТПУ обязательна