L/O/G/O ПОТЕНЦИАЛ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОГО ГОСУНИВЕРСИТЕТА В ОБЛАСТИ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ

В КБГУ, при наличии высокого кадрового потенциала, имеются все современные спектроскопические методы исследований поверхности наряду с набором классических физико-химических способов. Такого сочетания методов нет ни в одном академическом институте страны, не говоря уже о классическом университете.

В вузе имеется оборудование, позволяющее проводить измерения: Спектров излучения, поглощения, отражения и фосфоресценции, начиная от вакуумного УФ до ближнего ИК излучений. Спектров низкотемпературной и высокотемпературной люминесценции, а также кинетики затухания люминесценции. Термодесорбции, фотодесорбции и электронно- стимулированной десорбции. Уникальная вакуумная крио установка позволяет измерять температурную зависимость всех оптических параметров.

В университете имеются оригинальные экспериментальные установки для изучения процессов в адсобционных слоях твердых и жидких тел, состава и строения поверхностного слоя образцов методами: электронной оже-спектроскопии, спектроскопии характеристических потерь энергии электронов, спектроскопии ионизационных потерь, дифракции электронов низких энергий, вторично-ионной масс-спектрометрии, спектроскопии обратно-рассеянных ионов низкой энергии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Могут быть реализованы: Электрометрический метод исследования электропроводности диэлектриков в атмосфере и при сверхвысоком вакууме. Метод исследования вторичной эмиссии электронов. Метод многофазных равновесий для исследования поверхностных и межфазных характеристик. Методы растровой и просвечивающей электронной микроскопии. Метод оптической металлографической микроскопии.

Данные методы, основанные на использовании ионных и электронных пучков, позволяют исследовать состав и структуру поверхности, начиная с первого атомного слоя; построить профили распределения элементов по глубине для металлов, полупроводников и диэлектриков; сделать: Элементный (химический) состав поверхностного слоя и степень заполнения поверхности адсорбированными молекулами. Элементный состав объема и поверхности, химическое и фазовое состояния. Распределение элементов в зависимости от глубины, начиная с поверхности – глубинный профиль. Определение микрорельефа поверхности. Определение параметров кристаллического строения поверхности. Определение энергии адсорбционной связи адсорбированных молекул с поверхностью (термо-, фото- и электростимулированные десорбции). Определение пористости материала.

При исследованиях атомарно-чистых поверхностей используются криогенные насосы, которые могут при температуре жидкого гелия 4.2 К обеспечивать сверхвысоковакуумную откачку с предельным остаточным давлением ~ Па. Имеющийся в КБГУ ожижитель гелия позволяет проводить исследования электропроводности, оптических, вторично- эмиссионных, магнитных и других свойств материалов при гелиевых температурах.

В настоящее время Кабардино- Балкарский госуниверситет обладает набором действующих установок для нанесения различных покрытий на стекло и другие подложки. Имея ряд тонких физических методов контроля поверхности и структуры слоя, университет может рассмотреть вопрос передачи Заказчику технологии, необходимой для создания (воспроизводства) заданных (эталонных) пленочных образцов.

Нами проводились измерение параметров шероховатости поверхности стекол. Сканирование проводилось с тремя различными разрешениями в плане: 196; 19.6 и 3.9 нм, что соответствует размерам сканов 50x50; 5x5 и 1x1 мкм. Определялись: среднеарифметическое отклонение профиля, среднеквадратичное отклонение профиля, размах высот по 5 максимальным и 5 минимальным высотам на скане, общий размах высот по всей поверхности скана. Рекордным являлось измерение шероховатости поверхности стекла с разрешением 0.3 нм.

В университете разрабатывается немало оригинальных технологий и освоен ряд передовых физико-химических методов. К ним относятся: Технологии эмиссионных исследований. Технология понижения температуры соединения разнородных материалов путем использования контактно-реактивной пайки. Технологии получения и диагностика диэлектрических, металлических и полупроводниковых подложек различного назначения с заданными свойствами. Технология производства вакуумно-плотных металлокерамических композиций. Технология целенаправленного управления адгезией тонких функциональных слоев к подложкам (где хорошие результаты дает нанесение промежуточных наноструктурных адгезионно-активных слоев и нанопленок). Нанесение тонких пленок методами вакуумно-термического напыления и магнетронного распыления Получение ультратонких пленок методом поверхностной сегрегации. (Использование метода поверхностной сегрегации позволило получить на поверхности металлов двумерные сульфиды и фосфиды, а с последующим окислением металлического слоя – ультратонкие оксидные пленки. На поверхности медных сплавов формируются интерметаллиды с полупроводниковыми свойствами.)

В вузе имеется большое количество уникальных установок. К ним относятся: Установка вторично-ионной масс-спектрометрии. Установка спектроскопии обратно рассеянных ионов низкой энергии. Электронный Оже-спектрометр c полусферическим и цилиндрическим энергоанализаторами. Сверхвысоковакуумная установка для комплексного анализа поверхности и межфазных границ методами низкоэнергетической электронной спектроскопии. Модифицированные установки магнетронного и термического напыления различных слоев. Экспериментальная установка метода рассеяния молекулярного пучка (которая позволяет реализовать все этапы технологического процесса получения микро- и наноструктур с заданными свойствами методом молекулярно-лучевой эпитаксии и комплексного исследования их структуры и физических свойств методами Оже-спектроскопии, электронной просвечивающей и сканирующей зондовой микроскопии). Усовершенствованные сканирующий зондовый микроскоп и трансмиссионный (просвечивающий) электронный микроскоп, другие уникальные установки.

В университете создана уникальная многоцелевая экспериментальная установка для визуального позиционирования наноконтактов и исследования физико-химических свойств наноразмерных образцов, на которой возможно: проводить наблюдения нанообъектов в режиме реального времени; точно позиционировать нанообъекты, управлять контактами нанозонда с избранной точкой на поверхности нанообъекта (частицы, нити, площадки и др.) с точностью нм; визуализировать кинетику зарождения и роста углеродных наноструктур; напылять тонкие пленки и реплики микро- и нанообъектов; производить визуальный селективный отбор наноструктур и исследовать их механические, тепловые и эмиссионные свойства в условиях высокого вакуума (10-6 Па) и температур до 3000 К; проводить обработку пучками заряженных частиц наноразмерных объектов (с точностью обработки 1-2 нм) при прямом визуальном контроле (нанотокарный станок).

В вузе создано оригинальное устройство для изучения характеристик вторичной эмиссии электронов, которое позволяет исследовать вторично-эмиссионные свойства поверхности диэлектрических материалов при облучении электронами низких и средних энергий. Объектами исследований могут быть оксидные, нитридные, карбидные и др. материалы в моно- и поликристаллическом, стеклообразном состоянии с диэлектрическими, полупроводниковыми или проводящими свойствами. Измерения проводятся в сверхвысоком вакууме (10–8 тор). Восстановление или иные химические превращения поверхностного слоя проводятся непосредственно в измерительной вакуумной камере путем контролируемого напуска водорода или иных газов и изотермического отжига образцов в этой среде при температурах от комнатной до 600 °С.

Университет обладает оригинальной установкой для обработки поверхности диэлектрических, полупроводниковых и металлических материалов вакуумной электроники, которая предназначена для облучения поверхности материалов протонами и ионами других газов с целью очистки и специальных обработок поверхности, таких как восстановление оксидных материалов и др., в постоянном либо высокочастотном электрическом поле. Режимы и параметры ионно-плазменной обработки поверхности подбираются в зависимости от материала и целей обработки (чистота полировки, химическая модификация и др.). Установка для плазменной обработки поверхности. 1 кварцевая труба; 2 индуктор; 3 образцы; 4 генератор водорода высокой чистоты; 5, 6 электроды; 7 фланцы; 8, 9 – токовводы; 10 система вакуумной откачки; 11, 12 клапаны

Широкие возможности предоставляет созданный в КБГУ Центр коллективного пользования уникальным научным оборудованием «Рентгеновская диагностика материалов», который может проводить: Качественный и количественный элементный анализ состава твердых, жидких образцов. Определение структуры твердых тел. Определение фазового состава твердых тел. Определение коррозионной стойкости материалов в различных средах. Исследование пространственного строения, внутри- и межмолекулярных взаимодействий неорганических, органических, биоорганических, полимерных и супрамолекулярных соединений в различных агрегатных состояниях методом колебательной спектроскопии. Наиболее значимое оборудование Центра коллективного пользования: Рентгеновский дифрактометр ДРОН-6, Многофункциональный электрохимический комплекс Autolab PGSTAT30, импульсный потенциостат Пи-50-I, потенциостат EF453, рентгенофлюоресцентный элементный анализатор МАКС-GV и другое.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!