СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ МЕТОДОМ PECVD НА ОСНОВЕ ВЧ-РАЗРЯДА

Данная научная статья представляет результаты исследования синтеза углеродсодержащих наночастиц в плазме высокочастотного (ВЧ) разряда при низких давлениях в вакуумной установке. Был изучен рост углеродных наночастиц при различных параметрах плазмы, таких как изменение напряжения самосмещения, температуры и мощности разряда. Эксперимент был проведен в диапазоне давлений 0.5–1.1 мбар и мощностях 6–20 Вт. Результаты исследования показали, что время синтеза углеродных наночастиц, включая их формирование и рост, зависит от параметров плазмы. Даже незначительные изменения в температуре, давлении и мощности плазмы могут существенно изменить процессы роста и формирования наночастиц. Важным выводом данной работы является то, что повышение температуры плазмообразующего газа приводит к увеличению времени формирования углеродных наночастиц. Также были получены зависимости роста наночастиц от мощности разряда, напряжения самосмещения от давления разряда и температуры от мощности разряда. Полученные результаты предоставляют ценную информацию для понимания и контроля процесса синтеза углеродных наночастиц в плазменной среде. Это имеет важное значение для различных технологических приложений, включая области наноэлектроники и катализа.

1. Roco M.C. (2011) The long view of nanotechnology development: the National nanotechnology initiative at 10 years, J. of Nanoparticle Research, vol. 13, pp. 897–919.

2. Khushwant S. Yadav, Sheeba Jacob, Anil M. Pethe. (2022) Chapter 10 – Nanomaterials physics: A critical review, Photophysics and Nanophysics in Therapeutics.

3. Eric Vogel. (2007) Technology and metrology of new electronic materials and devices. Nature Nanotechnology, vol. 2, pp. 25–32.

4. Bayda S., Adeel M., Tuccinardi T., Cordani M. & Rizzolio F. (2019) The History of Nanoscience and Nanotechnology: From Chemical-Physical Applications to Nanomedicine. Molecules, 25(1), 112. https://doi.org/doi:10.3390/molecules25010112.

5. Gogotsi Y. (2014). What Nano Can Do for Energy Storage. ACS Nano, 8(6), 5369–5371. https://doi.org/doi:10.1021/nn503164x.

6. Rajput N.S. & Luo X. (2015) FIB Micro-/Nano-fabrication, Micromanufacturing Engineering and Technology, 61–80. https://doi.org/doi:10.1016/b978-0-323-31149-6.00003-7.

7. Rohkamm E., Spemann D., Scholze F. & Frost F. (2021) Characterization of an RF excited broad beam ion source operating with inert gases, Journal of Applied Physics, 129(22), 223305. https://doi.org/doi:10.1063/5.0052758.

8. Weiser M. (2009). Ion beam figuring for lithography optics. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 267(8-9), 1390–1393. https://doi.org/doi:10.1016/j.nimb.2009.01.051.

9. Sobolewski M.A., J. K. Olthoff and Y. Wang. (1999) Ion energy distributions and sheath voltages in a radiofrequency- biased, inductively coupled, high-density plasma reactor, J. Appl. Phys. 85, 3966–3975.

10. Woodworth J.R., M.E. Riley, D.C. Meister, B.P. Aragon, M.S. Le and H. H. Sawin. (1996) Ion energy and angular distributions in inductively coupled radio frequency discharges in argon, J. Appl. Phys. 80, рр.1304–1311.

11. Chevolleau T. and Fukarek W. (2000) Ion flux, ion energy distribution and neutral density in an inductively coupled argon discharge, Plasma Sources Sci. Technol. 9, pp. 568–573.

12. Wen D.-Q., W. Liu, F. Gao, M.A. Lieberman and Y.-N. Wang. (2016) A hybrid model of radio frequency biased inductively coupled plasma discharges: Description of model and experimental validation in argon, Plasma Sources Sci. Technol. 25, 045009.

13. Orazbayev S.A., Henault M., Ramazanov T.S., Boufendi L., Batryshev D.G. & Gabdullin M.T. (2019) Influence of Gas Temperature on Nucleation and Growth of Dust Nanoparticles in RF Plasma. IEEE Transactions on Plasma Science, 1–5. https://doi.org/doi:10.1109/tps.2019.2912805.

14. Lin J., Orazbayev S., Hénault M., Lecas T., Takahashi K. & Boufendi L. (2017) Effects of gas temperature, pressure, and discharge power on nucleation time of nano-particles in low pressure C2H2/Ar RF plasmas, Journal of Applied Physics, 122(16), 163302. https://doi.org/doi:10.1063/1.5007951.

15. Beckers J., Stoffels W.W. & Kroesen G.M.W. (2009) Temperature dependence of nucleation and growth of nanoparticles in low pressure Ar/CH4RF discharges, Journal of Physics D: Applied Physics, 42(15), рр. 155-206. https:// doi.org/doi:10.1088/0022-3727/42/15/155206.

16. Kovacevic E., Berndt J., Strunskus T. & Boufendi L. (2012) Size dependent characteristics of plasma synthesized carbonaceous nanoparticles, Journal of Applied Physics, 112(1), 013303. https://doi.org/doi:10.1063/1.4731751.