Кафедра физических технологий презентация

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

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.

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

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

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

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.

Лаборатория сильноточных систем
Руководитель – Целуйко А.Ф.

Лаборатория сильноточных систем
Руководитель – Целуйко А.Ф.
Осциллограммы напряжения (а) и тока (b) разряда, интенсивностей излучения поперек (c) и вдоль (d) разряда при V0d= 8 кВ, da=2,5 мм.
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, ...).

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

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 сложнокомпозиционных покрытий, реактивное ионно-плазменное травление и модификацию приповерхностных слоев.

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.

Группа магнетронного осаждения пленок
Руководитель – Зыков А.В.
ВАХ магнетронного разряда в аргоне с кислородом, мишень из алюминия.
Давление аргона p = 6 • 10-4 Тор,
поток кислорода: 1 - q = 0 см3/мин;
2,3 - q = 17 см3/мин; 4,5 - q = 26 см3/мин.
Фотография магнетронного разряда

Сверху - фото образца с покрытием Al2O3, 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/Al2O3 (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.

Реактивный магнетронный синтез оксидных покрытий с ICP активацией рабочего газа
Металлические стоматологические и ортопедические имплантаты с Al2O3 керамическими покрытиями, осажденными методом реактивного магнетронного синтеза
ICP Source
Magnetron
Зыков А.В.

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.

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, 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.

Исследуемые газы:
Ar, N2, O2, H2, N2O, SF6, CF4, CO2
ВЧ 13,56 МГц
DC
Импульсные разряды
Комбинированные разряды
Лисовский В.А.

Лисовский В.А.
ВЧ разряд в моносилане SiH4
Слаботочная α- мода
Диссоциативная δ- мода
Степень диссоциации молекул SiH4 в слаботочной моде – 10-20%,
в диссоциативной моде – 70-90%.
Применение – аморфные, моно- и поликристаллические пленки кремния, нитрида и оксинитрида кремния и т.д. Солнечные панели!!

Фотографии ВЧ разряда в NF3
α-мода
δ -мода
Лисовский В.А.

Плазменная очистка в ВЧ разряде в NF3.
t = 0
t = 20 c
t = 50 c
t = 100 c
Лисовский В.А.

Лисовский В.А.
Контракция разряда
Разряд постоянного тока в CF4
ВЧ разряд в SF6

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

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

Лисовский В.А.
Разряды в пульсирующих электрических полях:
Зажигание, режимы горения, послесвечение, усиление тока

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

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

Дудин С.В.
PlasmaMeter

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.

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

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

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

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

Результаты 2-D моделирования
Electron temperature
RF electric field
Дудин С.В.

Оптический эмиссионный спектрометр
Дудин С.В.

Программное обеспечение спектрометра
Дудин С.В.

PlasmaNeedle
Atmospheric plasma plume generator
Дудин С.В.

Дудин С.В.
PlasmaNeedle
Atmospheric plasma plume generator

Наши выпускники за рубежом
Рафальский Дмитрий Вячеславович
2007 - магистратура, 2007-2010 - аспирантура, 2011 - 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.

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.

Лаборатория физики тонких пленок
Основал и руководил лабораторией 1964-2008 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

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 1-100нм, полученные путем осаждения в вакууме.
Методы исследования: просвечивающая и растровая электронная микроскопии, электронная дифракция, рентгеновская спектроскопия, оригинальные методики разработанные в лаборатории
Основные научные интересы

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

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

Лаборатория физики тонких пленок
Высоковакуумные установки для формирования наноразмерных слоистых структур

Плавление и кристаллизация
Диаграмма фазовых переходов жидкость-кристалл для малых частиц Bi
Зависимость величины относительного переохлаждения при кристаллизации от краевого угла смачивания
ПЭМ снимки частиц Co сформировавшихся по механизму пар-жидкость (a) и пар-кристалл (b)
Лаборатория физики тонких пленок

Смачивание в островковых пленках
ПЭМ снимки частиц Sn на аморфном C при различных температурах подложки
Размерная зависимость краевого угла смачивания для частиц Sn и Bi на аморфном C.
Лаборатория физики тонких пленок

Бинарные фазовые диаграммы
Фотография (x1) подложки с пленкой Sn-Bi переменного состава и переменного состояния, снимки соответствуют отмеченному участку на фазовой диаграмме состояния
Схема препарирования пленок переменного состава и переменного состояния (1 – подложка, 2 – датчики толщины, 3 – термопары, 4 – испарители компонентов, 5 – испаритель углерода).

Размерный эффект в бинарных системах
Эволюция фазовой диаграммы с уменьшением размера
(сплошные линии соответствуют массиву,
пунктирные – 9 нм пленке)
Ge-Au
Размерная зависимость эвтектической и перетектической температуры
Лаборатория физики тонких пленок

Спасибо за внимание!