Дослідження неперервного і переривчастого режимів конденсації, що самоорганізуються поблизу фазової рівноваги. Аналіз причин утворення фрактальної структури в результаті ієрархічної конденсації та опис ходу її реалізації в рамках статистичного подання.
При низкой оригинальности работы "Дослідження квазірівноважних умов поверхневої конденсації фрактальних структур", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Розвиток нанотехнологій, повязаних з поверхневою конденсацією речовини, полягає в розвязанні двох основних проблем: підтримки стаціонарного режиму конденсації, з одного боку, і забезпечення умов, близьких до фазової рівноваги - з іншого. Завдяки чутливості квазірівноважного процесу конденсації до вибору технологічних параметрів розвязання першої із означених проблем досягається підтримкою постійного пересичення. Конденсати такого типу можуть використовуватися як різні наноструктури, а також елементи сенсорної техніки, ультратонкі фільтри, каталізатори і т. д. Картина самоорганізованого режиму квазірівноважної конденсації була запропонована в наукових працях [1*,2*], проте до моменту виконання дисертації її систематичне обґрунтування було відсутнє. Близькість процесу конденсації до фазової рівноваги може бути забезпечена не лише самоорганізованим чином, але й у рамках стандартних плазмових технологій [3*,4*].Другий розділ дисертації "Умови самоорганізованого переходу в бістабільний режим квазірівноважної конденсації і розбирання поверхні"" складається з шести підрозділів. У першому підрозділі зясовано, що квазірівноважна конденсація забезпечується самоузгодженою зміною поверхневої концентрації адатомів , відрахованої від рівноважного значення , потоку десорбції , величина якого задається накопиченим потоком , і температури ростової поверхні , відрахованої від температури навколишнього середовища. У другому підрозділі подано картину квазірівноважного процесу конденсації за рахунок самоузгодженої зміни концентрації адатомів , температури ростової поверхні і потоку десорбції . У третьому підрозділі здійснено опис переривчастого процесу конденсації і розбирання покриттів. З нього бачимо, що, окрім зазначеного впливу флуктуацій, вагоме значення мають величина і напрямок накопиченого потоку : за , найбільш яскраво виражений максимум розподілу , що відповідає додатним пересиченням (рис.2б), а в оберненому випадку основний максимум відповідає стаціонарним концентраціям , які не перевищують рівноважного значення (рис.Самоорганізація системи плазма-конденсат забезпечує бістабільний режим конденсації /розбирання завдяки флуктуаціям потоку десорбції адатомів, а флуктуації температури ростової поверхні перешкоджають йому. Розвинута модель дозволяє пояснити експериментальні дані [1*], відповідно до яких за низької потужності розряду утворюється щільне покриття, а з його підсиленням завдяки розбиранню попередньо напиленого конденсату утворюється сітчаста структура. У рамках методу фазової площини показано, що за малих значень рівноважної концентрації та осаджуваного потоку в системах зі слабким зворотним звязком реалізується єдиний стан, що відповідає стаціонарному режиму конденсації. З використанням чисельних методів обробки зображень показано, що в ході такої конденсації спочатку утворюються малі кластери зародків фази, потім на їх межі відбувається вторинна конденсація, яка далі багаторазово повторюється. Показано, що ймовірність формування сітчастої структури монотонно зростає із збільшенням часу напилення, зсуваючись у бік великих часів зі зменшенням розгалуження структури.
У роботі досліджена квазірівноважна конденсація покриттів, що забезпечується в іонно-плазмових розпилювачах. Розглянуто випадки, коли квазірівноважна конденсація проходить у режимі самоорганізації або забезпечується граничним зниженням потоку осаджуваних атомів. У першому випадку утворюються покриття, які мають самоподібну структуру, у другому - ієрархічні структури.
Основні результати дисертації можуть бути подані такими висновками.
1. Самоорганізація системи плазма-конденсат забезпечує бістабільний режим конденсації /розбирання завдяки флуктуаціям потоку десорбції адатомів, а флуктуації температури ростової поверхні перешкоджають йому. Трансформації унімодального розподілу пересичення в бімодальний сприяють також зростання накопиченого потоку і дисперсія часу релаксації пересичення. Розвинута модель дозволяє пояснити експериментальні дані [1*], відповідно до яких за низької потужності розряду утворюється щільне покриття, а з його підсиленням завдяки розбиранню попередньо напиленого конденсату утворюється сітчаста структура.
2. У рамках методу фазової площини показано, що за малих значень рівноважної концентрації та осаджуваного потоку в системах зі слабким зворотним звязком реалізується єдиний стан, що відповідає стаціонарному режиму конденсації. Із зростанням рівноважної концентрації і потоку осаджуваних атомів виникає стаціонарний стан, котрий не означає процес розбирання, оскільки відповідає відємним значенням стаціонарної концентрації. За різних співвідношень часів релаксації концентрації напилюваної речовини, потоку десорбції і температури ростової поверхні поблизу стаціонарних точок спостерігається або ділянка сповільненої еволюції, або спіральна ділянка, на якій реалізується немонотонний режим конденсації.
3. На прикладі квазірівноважної стаціонарної конденсації міді в іонно-плазмових розпилювачах запропоновано новий механізм утворення фази, який зводиться до ієрархічної конденсації. З використанням чисельних методів обробки зображень показано, що в ході такої конденсації спочатку утворюються малі кластери зародків фази, потім на їх межі відбувається вторинна конденсація, яка далі багаторазово повторюється. У результаті утворюється характерна сітчаста структура типу тієї, що спостерігається в процесі утворення фази, обмеженому дифузією.
4. Показано, як зародки конденсату формують статистичний ансамбль ієрархічно супідрядних обєктів, розподілених у просторі, що має ультраметричну топологію. Для опису цього ансамблю знайдені рівняння Ланжевена і Фоккера-Планка, які дозволяють визначити стаціонарний розподіл значень термодинамічного ефекту конденсації і відповідний потік ймовірності. Отримані часові залежності ймовірності формування розгалуженої структури конденсату, використання яких дозволяє пояснити особливості формування сітчастої структури. Показано, що ймовірність формування сітчастої структури монотонно зростає із збільшенням часу напилення, зсуваючись у бік великих часів зі зменшенням розгалуження структури.
Список праць, цитованих у тексті автореферату
1*. Перекрестов В.И. Самоорганизация квазиравновесных систем плазма-конденсат / В.И. Перекрестов, А.И. Олемской, А.С. Корнющенко, Ю.А. Косминская // Физика твердого тела. - 2009. - T. 51, № 5. - C. 1003-1011.
2*. Олемской А.И. Исследование мультифрактальных поверхностей конденсатов, полученных методом магнитного распыления/ А.И. Олемской, В.И. Перекрестов, И.А. Шуда, В.Н. Борисюк, А.А. Мокренко // Металлофизика и новейшие технологии - 2009. - T. 31, № 2. - C. 1505-1518.
3*. Данилин Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок / Б.С. Данилин. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 32 c.
4*. Mainssel L.I. Handbook of Thin Film Technology / L.I. Mainzer, R. Glang. - New York: MCGRAW-Hill, 1970. - 256 p.
5*. Перекрестов В.И. Получение высокопористых структур металлов в условиях стационарной неравновесной конденсации / В.И. Перекрестов // Письма в ЖТФ. - 2005. - №19. - С. 41-46.
6*. Risken H. The Fokker-Planck Equation / H. Risken. - Berlin: Springer-Verlag, 1984. - 365 p.
7*. Лифшиц Е.М. Физическая кинетика. - 2-е изд. / Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский. - М.: Физматлит, 2002. - 536 c.
Список основних опублікованих робіт пошукача з теми ДИСЕРТАЦІЇ
1. Олемской А.И. Исследование условий самоорганизованного перехода в бистабильный режим квазиравновесной конденсации и разборки поверхности / А.И. Олемской, О.В. Ющенко, Т.И. Жиленко // Физика твердого тела. - 2011. - T. 53, № 4. - С. 789-796.
2. Олемской А.И. Исследование кинетики квазиравновесной конденсации методом фазовой плоскости / А.И. Олемской, О.В. Ющенко, Т.И. Жиленко, Н.В. Проданов // Металлофизика и новейшие технологии. - 2010. - T. 32, № 11. - С. 1555-1569.
3. Олемской А.И. Прерывистая кинетики квазиравновесной конденсации / А.И. Олемской, О.В. Ющенко, Т.И. Жиленко // Журнал нано- та електронної фізики. - 2010. - T. 2, № 3. - С. 87-95.
4. Олємской О.І. Дослідження умов ієрархічної конденсації поблизу фазової рівноваги / О.І. Олємской, О.В. Ющенко, Т.І. Жиленко // Український фізичний журнал. - 2011. - Т. 56, № 5. - C. 475-484.
5. Олемской А.И. Исследование условий самоорганизованного перехода в бистабильный режим квазиравновесной конденсации / А.И. Олемской, О.В. Ющенко, Т.И. Жиленко // "НАНО- 2010": міжнар. конф., 19 - 22 жовтня 2010 р. тези доповідей. - Київ, 2010. - С. 239.
6. Olemskoi A.I. Hierarchical condensation near phase equilibrium / A.I. Olemskoi, O.V. Yushchenko, T.I. Zhilenko. // MPTP: міжнар. конф., 22 - 24 грудня 2010 р. тези доповідей. - Київ, 2010. - С. 93.
7. Олемской А.И. Кинетика перехода в бистабильный режим квазиравновесной конденсации и разборки поверхности / А.И. Олемской, О.В. Ющенко, Т.И. Жиленко // НАНО 2011: всерос.конф., 1 - 4 березня 2011р. тези доповідей. - Москва, 2011. - С. 57.
8. Olemskoi A.I. Investigation of hierarchical condensation conditions near phase equilibrium / A.I. Olemskoi, O.V. Yushchenko, T.I. Zhilenko // MECO-36: європ. конф., 5 - 7 квітня 2011р. тези доповідей. - Львів, 2011. - С. 185.
9. Жиленко Т.И. Бимодальный режим квазиравновесной конденсации / Т.И. Жиленко // ІЕФ-2011: міжнар. конф., 24 - 27 травня 2011р. тези доповідей. - Ужгород, 2011. - С. 103.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
