Влияние наночастиц меди на интенсивности свечениz плазмы высокочастотного емкостного разряда
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2020.v75.i4.03Ключевые слова:
Плазма высокочастотного емкостного разряда, магнетронная распылительная система, наночастицы медиАннотация
В работе приведены результаты экспериментального исследования, влияние наночастиц меди на интенсивности свечения плазмы высокочастотного емкостного разряда. Наночастицы состоят из атомов, молекул и нанокластеров меди, которые агломерировались, попадая в объем плазмы. Для получения потоки атомов и молекул меди, направленные на плазму, использовалась магнетронная распылительная система. Известно, что на оптические свойства плазмы влияет только размеры и концентрация наночасти в ее объеме. В таком случае, в качестве источника наночастиц, то есть катода магнетрона можно использовать практический любой материал. Высокочастотная плазма и разряд магнетрона зажигается в одной среде с особо чистым газом аргон. Для анализа интенсивности свечения плазмы были использованы ее эмиссионные спектральные линии с длиной волны 737 и 750 нм. Таким образом, были определены, что, концентрация наночастиц в плазменной среде зависит от длительности процесса магнетронного распыления, и с истечением времени насыщается. Как показывает результаты экспериментов, интенсивность свечения плазмы при длительности процесса магнетронного распыления на 7, 14, 20 и 40 секунд, соответственно растет в относительных величинах на 4451, 5280, 10725 и 13545. То есть, в данном случае интенсивность свечения плазмы с наночастицами три раза больше, чем без наночастиц. Если процесс распыления длится более одной минуты, тогда, интенсивность свечения плазмы заметно не растет, это свидетельствует о наступлении насыщения концентрации наночастиц в объеме плазмы, что связано с уходом наночастиц от объема плазмы. Считаем что, результаты экспериментов находят применение в таких областях, где рассматривается проблемы связанные с увеличением интенсивности свечение газоразрядных источников света, не повышая их входную мощность.
Библиографические ссылки
2 H. Thomas, G. Morfill, V. Demmel, J. Goree, B. Feuerbacher, and D. Mohlmann, Phys. Rev. Lett, 73 (5), 652-655 (1994).
3 Y. Hayashi and K. Tachibana, Japan. J. Appl. Phys., 33 (1), 804-806 (1994).
4 V. E. Fortov, A. P. Nefedov, O. F. Petrov, A. A. Samarian, and A. V. Chernyschev, Phys. Rev. E, 54 (3), R2236-R2238
(1996).
5 T.S. Ramazanov, K.N. Dzhumagulova, A.N. Jumabekov, M.K. Dosbolayev, Physics of Plasmas, 15, 053704 (2008).
6 V.N. Tsytovich, Physics –Uspekhi, 58(2), 150-166 (2015).
7 L. Robert Merlino, and A. John Goree, Phys. Today, 57(7), 32 (2004).
8 C. Kil-Byoung, Scientific Reports, 8, 15405 (2018).
9 D.N. Polyakov, V.V. Shumova, and L.M. Vasilyak, Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 49(2), 114-124 (2013).
10 I. Langmuir, C.G. Found and A.F. Dittmer, Science New York, 60, 392-394 (1924).
11 M.K. Dosbolayev, А.Р. Әбдірахманов, PEOS, 21 (2), 61-67 (2019). (in Russ).
12 A. Bouchoule and L. Boufendi, Plasma sources Sci. Technol., 2, 204-213 (1993).
13 Fabio Palumbo, Chiara Lo Porto, Francesco Fracassi, and Pietro Favia, Coatings, 10(440), 1-25 (2020).
14 A. Stancampiano, T. Gallingani, M. Gherardi, Z. Machala, P. Maguire, V. Colombo, J.M. Pouvesle, E. Robert, Appl. Sci, 9, 3861 (2019).
15 C. Bhattarai, V. Samburova, D. Sengupta, M. Iaukea-Lum, A.C. Watts, H. Moosmüller, A.Y. Khlystov, Aerosol Sci. Technol, 52, 1266–1282 (2018).
16 K.D. Weltmann, J.F. Kolb, M. Holub, D. Uhrlandt, M. Šimek, K. Ostrikov, S. Hamaguchi, U. Cvelbar, M. Černák, B.
Locke et al., Plasma Process. Polym, 16, 1800118 (2019).
17 I. Trizio, M. Garzia Trulli, C. Lo Porto, D. Pignatelli, G. Camporeale, F. Palumbo, E. Sardella, R. Gristina, P. Favia, Elsevier Inc.: Waltham, MA, USA, (2019) , 1–24 p.
18 Austin Woodard, Kamran Shojaei, Carla Berrospe-Rodriguez, Giorgio Nava, and Lorenzo Mangolini, J. Vac. Sci. Technol, A38, 023005 (2020).
19 M. Mikikiana, L. Couedelb, M. Cavarrocc, Y. Tessier, and L. Boufendi, Eur. Phys. J. Appl. Phys, 49, 13106 (2010).
20 Olivier Levasseur, Reetesh Kumar Gangwar, Jacopo Profili, Nicolas Naudé, Nicolas Gherardi, Luc Stafford, Plasma Process Polym, 9999, 201600172 (2016).
21 N. Bilik, R. Anthony, B.A. Merritt, E.S. Aydil, and U.R. Kortshagen, J. Phys. D: Appl. Phys, 48, 105204 (9pp) (2015).
22 М. Slamiya, M.K. Dosbolayev, T.S. Ramazanov, Е.О. Shalenov, А.Sh. Primbayev, N.R. Bimurzayev, Herald of the KBTU, 17 (4), (2020). (in Kaz).
23 L. Boufendi, J. Hermann, A. Bouchoule, B. Dubreuil, E. Stoffels et al., J. Appl. Phys., 76 (1), 148-153 (1994).
24 V. Garofano, R. Bérard, S. Boivin, C. Joblin, K. Makasheva, and L. Stafford, Plasma Sources Science and Technology, 28, 1-37 (2019).
25 Peter Firth and Zachary C. Holman, ACS Appl. Nano Mater, 1(8), 4351-4357 (2018).
26 M. Sinha, A. Izadi, R. Anthony, and S. Roccabianca, Nanoscale, 11, 7520 (2019).
27 Stephen Exarhos, Alejandro Alvarez-Barragan, Ece Aytan, Alexander A. Balandin, and Lorenzo Mangolini, ACS Energy Lett, 3(10), 2349-2356 (2018).
28 Barragan Alejandro Alvarez , Niranjan V. Ilawe, Lanlan Zhong, Bryan M. Wong, and Lorenzo Mangolini, J. Phys. Chem. C, 121(4), 2316–2322 (2017).
29 T. Lopez, L. Mangolini, J Vac Sci Technol B Nanotechnol Microelectron Mater Process Meas Phenom, 34(4), 41206 (2016).
30 A.A. Barragan, S. Hanukovich, K. Bozhilov, S.S.R.K.C. Yamijala, B.M. Wong, P. Christopher, and L. Mangolini, J. Phys. Chem, C123, 21796 (2019).
