1 Кафедра физических технологий, Направление «физические технологии» на кафедре материалов реакторостроения и физических технологий

2 Создание кафедры физических технологий Август–сентябрь 1992 –совместный приказ ректора ХГУ и директора НФТЦ о создании кафедры физических технологий в составе физико-технического факультета. Основатель и первый заведующий кафедрой физических технологий Рожков Алим Михайлович Профессор, доктор физико- математических наук С 1994 по 2012 год заведующий кафедрой Фареник Владимир Иванович Директор Научного физико-технологического центра Министерства образования и науки и Национальной академии наук Украины кандидат физико-математических наук, доцент

3 С 1 сентября 2012 года из-за изменения структуры физико-технического факультета кафедра физических технологий была объединена с кафедрой материалов реакторостроения. В результате образовалась кафедра материалов реакторостроения и физических технологий. При этом подготовка по специализациям «Физическое материаловедение» и «Физические технологии» проходит параллельно. Отдельно проводится и набор студентов-бакалавров на эти специализации.

4 Наши штатные преподаватели Юнаков Николай Николаевич, доцент, канд. физ.-мат. наук Целуйко Александр Федорович, доцент, канд. физ.-мат. наук Зыков Александр Владимирович, доцент, канд. физ.-мат. наук Лисовский Валерий Александрович, профессор, доктор физ.-мат. наук Подготовка ведется по специализациям: физика пучков заряженных частиц и пучковые технологии приборы и оборудование для создания и использования плазмы нанофизика и нанотехнологии ионно-плазменные нанотехнологии и оборудования

5 Юнаков Николай Николаевич доцент, канд. физ.-мат. наук Курсы Физика и техника вакуума Современные ВПТ системы Факторы успешного трудоустройства Направления научной деятельности Разработка и исследование вакуумно-плазменных систем обработки поверхности материалов

6 Целуйко Александр Федорович доцент, канд. физ.-мат. наук Курсы Динамика пучков заряженных частиц Физические основы пучковых технологий Источники интенсивных ионных пучков Направления научной деятельности Сильноточные газовые разряды, плазменные методы формирования интенсивных пучков заряженных частиц, вакуумно-плазменные технологии, оборудование для вакуумно-плазменных технологий, сверхмощные источники излучения в диапазоне экстремального ультрафиолета и мягкого рентгена

7 Лаборатория сильноточных систем Руководитель – Целуйко А.Ф. Исследует динамику излучения из плазмы сильноточного импульсного диода. Изучается излучение с длиной волны 13,5 нм из плазмы многократно ионизированного олова, что соответствует диапазону экстремального ультрафиолета. Эксперименты проводятся с различными типами разрядных ячеек, таких как Z-пинч и «плазменный фокус». Рассматривается возможность использования данной системы в качестве источника излучения для нанолитографии в производстве микроэлектроники.

8 Лаборатория сильноточных систем Руководитель – Целуйко А.Ф. 1 cm 0 AnodeCathode Ceramic insulator 1234 a b а – схематичное изображение разрядного промежутка; b –фотография разрядного промежутка в момент разряда с пронумерованными участками зоны генерации излучения.

9 Лаборатория сильноточных систем Руководитель – Целуйко А.Ф. Осциллограммы напряжения (а) и тока (b) разряда, интенсивностей излучения поперек (c) и вдоль (d) разряда при V 0d = 8 кВ, d a =2,5 мм. a b c d mmм A K A K A K mm A K mmм A K 1 Исследование динамики плазменного сгустка проводилось с помощью скоростной системы фоторегистрации с временем выдержки ~10 нс Установлена связь между направленностью излучения в диапазоне экстремального ультрафиолета с формой плазменного образования. Применения: УФ лазеры, нанолитография, активация поверхностей перед процессами осаждения пленок (солнечные панели,...).

10 Зыков Александр Владимирович доцент, канд. физ.-мат. наук Курсы Ионно-пучковые системы в ЕН полях Ионно-плазменное оборудование для микро- и нанотехнологий ПТС обработки поверхности материалов Направления научной деятельности Газовый разряд в ЕН полях, ионно-плазменные технологии

11 Группа магнетронного осаждения пленок Руководитель – Зыков А.В. Занимается осаждением тонких пленок оксидов и оксинитридов алюминия, циркония, цинка, вольфрама, титана и других металлов с помощью магнетронного разряда постоянного тока (в комбинированных ЕН полях). Исследования выполняются с кластерной технологической системой, состоящей из плазменных модулей, независимо генерирующих потоки атомов металла, радикалов химически активных газов и ионов. Параметры системы позволяют как разрабатывать новые технологические процессы для микро- и наноэлектроники, машиностроения, медицины и т.д., так и обрабатывать промышленные образцы изделий. В установке возможно в одном вакуумном цикле проводить очистку и активацию обрабатываемой поверхности, нанесение сложно композиционных покрытий, реактивное ионно- плазменное травление и модификацию приповерхностных слоев.

12 Группа магнетронного осаждения пленок Руководитель – Зыков А.В. Кластерная система для травления и реактивного синтеза покрытий на базе магнетрона, источники ВЧИ плазмы и источников ионов. 1 - источник питания магнетрона, 2 - магнетрон, 3 - источник ВЧИ плазмы, 4, 6 - ВЧ генератор, 5, 7 – согласующие устройства, 8 - источник ионов, 9 - источник питания постоянного тока, 10 - импульсный источник питания для поляризации образцов, 11 - система вращения образцов, 12 - заслонка.

13 Группа магнетронного осаждения пленок Руководитель – Зыков А.В. ВАХ магнетронного разряда в аргоне с кислородом, мишень из алюминия. Давление аргона p = Тор, поток кислорода: 1 - q = 0 см 3 /мин; 2,3 - q = 17 см 3 /мин; 4,5 - q = 26 см 3 /мин. Фотография магнетронного разряда

14 Сверху - фото образца с покрытием Al 2 O 3, нанесенным в режиме без дугогашения, снизу - со схемой дугогашения. Фотографии образцов получены с помощью оптического микроскопа. Морфология поверхности образцов из стали SW7M с покрытием TiN/Al 2 O 3 (слева) и покрытием TiN (справа) после электрохимических исследований в растворе NaCl. Фотография получена с помощью металлографического микроскопа Nikkon. Применения пленок: повышение коррозионной стойкости лопаток турбин, газовых клапанов (на газопроводах) и т.д. Группа магнетронного осаждения пленок Руководитель – Зыков А.В.

15 Реактивный магнетронный синтез оксидных покрытий с ICP активацией рабочего газа Металлические стоматологические и ортопедические имплантаты с Al 2 O 3 керамическими покрытиями, осажденными методом реактивного магнетронного синтеза ICP SourceMagnetron Зыков А.В.

16 Лисовский Валерий Александрович профессор, доктор физ.-мат. наук Курсы Элементарные процессы в плазме Современные плазменные технологии Физические основы ВЧ ПТС для микро- и нанотехнологий Низкотемпературная плазма в плазменно- технологических процессах Направления научной деятельности Зажигание и режимы горения разрядов низкого давления в постоянном, высокочастотном, импульсном и комбинированном электрических полях. Плазменные технологии. Перенос электронов в газах.

17 Исследует зажигание, режимы горения, структуру высокочастотного емкостного разряда, разряда постоянного тока, импульсного (одно- и двухполярного), комбинированного (ВЧ и постоянные напряжения прикладываются к одним и тем же электродам), а также двухчастотного разрядов. Эти типы разрядов широко применяются при производстве микросхем (плазменное травление), солнечных панелей, жидкокристаллических и плазменных дисплейных панелей (плазменное осаждение), для накачки газоразрядных лазеров, плазменной стерилизации, очистки технологических камер и различных изделий и т.д. Полученные данной научной группой результаты позволяют оптимизировать перечисленные технологические процессы. Группа высокочастотного и тлеющего разрядов Руководитель – Лисовский В.А.

18 Исследуемые газы: Ar, N 2, O 2, H 2, N 2 O, SF 6, CF 4, CO 2 ВЧ 13,56 МГц DC Импульсные разряды Комбинированные разряды Лисовский В.А.

19 Лисовский В.А. ВЧ разряд в моносилане SiH 4 Слаботочная - мода Диссоциативная - мода Степень диссоциации молекул SiH 4 в слаботочной моде – 10-20%, в диссоциативной моде – 70-90%. Применение – аморфные, моно- и поликристаллические пленки кремния, нитрида и окси нитрида кремния и т.д. Солнечные панели!!

20 Плазменная очистка в ВЧ разряде в NF 3. t = 0t = 20 c t = 50 ct = 100 c Лисовский В.А.

21 Фотографии ВЧ разряда в NF 3 -мода Лисовский В.А.

22 Лисовский В.А. Контракция разряда Разряд постоянного тока в CF 4 ВЧ разряд в SF 6

23 Лисовский В.А. Стратификация разряда ВЧ разряд с двойными стратами Тлеющий разряд со стратами

24 Лисовский В.А. Тлеющий разряд со сложной конфигурацией электродов Разряд с полым катодом

25 Дудин Станислав Валентинович Заместитель декана по научной работе кандидат физико-математических наук ведущий научный сотрудник Научные интересы: Источники ионов Диагностика плазмы Плазменные технологии Разряды атмосферного давления

26 Группа источников ионов Руководитель – Дудин С.В. Источник отрицательных ионов H - для ITER.

27 Дудин С.В. PlasmaMeter

28 PlasmaMeter применения RADI - Negative ion source for ITER Max-Planck Institute for Plasma Physics Garching-bei-Munchen, Germany MZ-275 – Plasma nitridization Institute for Terrotechnology Radom, Poland Дудин С.В.

29 Плазменное травление наноструктур ВЧЕ реактор для плазменного травления Дудин С.В.

30 Дудин С.В. Травление наноструктур в реакторе TITAN – II. 2-D fluid model Травление GaN для белых светодиодов. Nanosized Bi mask

31 Травление наноструктур в реакторе TITAN – II. Дудин С.В.

32 Argon p = 1 Torr Argon p = 0.01 Torr Численное моделирование пространственного распределения параметров плазмы в реакторе для ICP плазменного травления Дудин С.В.

33 Результаты 2-D моделирования Electron temperatureRF electric field Дудин С.В.

34 Оптический эмиссионный спектрометр Дудин С.В.

35 Программное обеспечение спектрометра Дудин С.В.

36 PlasmaNeedle Atmospheric plasma plume generator Дудин С.В.

37 Дудин С.В. PlasmaNeedle Atmospheric plasma plume generator

38 Лаборатория физики тонких пленок Основал и руководил лабораторией г. Research Scientists Лаборатория существует на базе физического и физико- технического факультетов. Мы изучаем влияние размерного фактора на фазовые превращения, структурные и поверхностные явления в конденсированных пленках металлов и сплавов Н.Т.Гладких Крышталь Александр Богатыренко Сергей

39 плавление и кристаллизация островковых и сплошных пленок; плавление и переохлаждение при кристаллизация в двухкомпонентных пленках; полиморфные превращения в тонких пленках; смачивание в островковых пленках; поверхностная энергия, ее размерная и температурная зависимости; бинарные фазовые диаграммы различных типов; особенности структуры конденсированных пленок; диффузионная активность в наноразмерных пленочных системах; взаимная растворимость компонентов в бинарных нанодисперстных системах. Объекты: тонкие пленки металлов и сплавов толщиной нм, полученные путем осаждения в вакууме. Методы исследования: просвечивающая и растровая электронная микроскопии, электронная дифракция, рентгеновская спектроскопия, оригинальные методики разработанные в лаборатории Основные научные интересы

40 Просвечивающая электронная микроскопия ПЕМ-125К Основные особенности: наблюдение и фотографирование образцов изображений в широком диапазоне увеличений( 4К-1000К раз); микродифракция образцов, рентгеновская спектроскопия; исследование образцов при наклоне и вращении; режим высокой контрастности медико- биологических образцов; компьютерный анализ изображений с соответствующим программным обеспечением; нагрев образцов непосредственно в микроскопе до температуры 1000ºС. Лаборатория физики тонких пленок

41 Растровая электронная микроскопия JEOL JSM-840 Основные особенности: наблюдение и фотографирование образцов изображений в широком диапазоне увеличений( 20-10К раз); рентгеновская спектроскопия; исследование образцов при наклоне и вращении; компьютерный анализ изображений с соответствующим программным обеспечением; Лаборатория физики тонких пленок

42 Лаборатория физики тонких пленок Высоковакуумные установки для формирования наноразмерных слоистых структур

43 ПЭМ снимки частиц Co сформировавшихся по механизму пар-жидкость (a) и пар-кристалл (b) Лаборатория физики тонких пленок ПЭМ снимки частиц Sn на аморфном C при различных температурах подложки

44 Бинарные фазовые диаграммы Фотография (x1) подложки с пленкой Sn-Bi переменного состава и переменного состояния, снимки соответствуют отмеченному участку на фазовой диаграмме состояния Лаборатория физики тонких пленок

45 Антонов Павел Владимирович Занимаюсь я трибологией - наукой о трении. Исследуем эффекты superlubricity (сверхсмазки) и thermolubricity на макро размерах. Для этого используем графен высокого качества и делаем наноструктуры, которые из-за высокой собственной частоты помогают уменьшать трение. Работаю в Advanced Research Center for Nanolithography в Амстердаме. Это новый экспериментальный институт, основанный при участии двух университетов Амстердама, голландской физической организацией и крупнейшим в мире производителем оборудования для нанолитографии ASML. Цель - фундаментальные исследования в области физики твердого дела, получения EUV излучения и т.д. Кстати, у нас много вакансий для аспирантов. Может, кто заинтересуется?

46 Это кремниевые "наностолбики": верхние – диаметром 80 нм и высотой 400 нм; нижнее фото - аспектное соотношение 1:24 50 нм диаметр и высота 1,35 микрон Используем мы их для экспериментов с "thermolubricity (термосмазки) - при комнатной температуре они вибрируют с собственной частотой около 1 ГГц. Это позволяет, будучи в контакте с другим телом, избегать трения, за счет частой осцилляции. Антонов Павел Владимирович

47 Наши выпускники за рубежом Рафальский Дмитрий Вячеславович магистратура, аспирантура, защита кандидатской диссертации. Сейчас работает в Лаборатории Физики Плазмы Эколь Политехник, Франция (Laboratoire de Physique des Plasmas CNRS - Ecole Polytechnique) в должности Marie Curie Fellow. В 2012 году получил престижный грант от Европейской Комиссии в рамках 7 Рамочной Программы "Marie Curie International Incoming Fellowships" (за 5 последних лет в среднем 7 Украинская получили этот грант), на проведение исследований в области электрореактивных плазменных двигателей для космических аппаратов. После переезда во Францию, предложил новый концепт плазменного электрореактивных двигателя "Neptune", начав процедуру международного патентования (в соавторстве с коллегами). Лауреат Премии Президента Украины для молодых ученых (2012 г.). Автор более 20 научных публикаций в международных изданиях.

48 Наши выпускники за рубежом Антонова Татьяна Николаевна В 2002 году закончила с отличием кафедру физических технологий ФТФ. В 2002 году поступила в аспирантуру ФТФ ХНУ. В 2004 году поступила в аспирантуру Института внеземной физики Немецкого физического общества имени Макса Планка (Max-Planck-Institut fur Exstraterrestrische Physik), отдел теории и пылевой плазмы (Theory and Complex plasma group). В 2007 году защитила PhD диссертацию на тему «Interaction of particles with complex electrostatic structures and 3D clusters» под научным руководством Dr. Beatrice Annaratone и Prof. Dr. Dr.h.c. Gregor Morfill. К диссертации вошли материалы, опубликованном в двух статьях в Physical Review Letters, oдна статья в New Journal of Physics, одна статья в Plasma Physics and Controlled Fusion. Сейчас продолжает научную работу в том же отделе. Работает в области пылевой космической плазмы.

49 Спасибо за внимание! Направление «Физические технологии» на кафедре материалов реакторостроения и физических технологий