5.4. Генераторы плазмы.

Методы получения плазмы.

а) Импульсное воздействие сфокусированных электронных и лазерных пучков на поверхность твёрдых тел, микрообъекты или газовые среды. Необходимая плотность мощности: .

б) Электрические пробои в газах, жидкостях и твёрдых телах, а также электрические взрывы острий, проволочек, фольг.

в) Импульсные и стационарные дуговые разряды в вакууме и газах при различных давлениях. В дуговом разряде интенсивно разрушается катод (пример: сварка).

г) Плазма стационарных тлеющих разрядов в газах при пониженном давлении, питаемая источниками постоянного тока, ВЧ – источниками. Разрядные токи от десятков мА до десятков А. Стационарное состояние плазмы поддерживается путем непрерывного подвода энергии с целью компенсации потерь заряженных частиц на электродах и стенах, ограничивающих плазму, а также потерь кинетической энергии при столкновении нейтральных частиц с электродами и стенкой. Энергетические потери плазмы стационарных и ВЧ тлеющих разрядов на изучение пренебрежимо малы.

Взаимодействие плазмы с поверхностью твердых тел.

Такое взаимодействие сводится к суммарному взаимодействию всех сортов частиц, присутствующих в плазме, с поверхностью. Физические процессы, происходящие при взаимодействии каждого сорта частиц, рассмотрены выше. Результат взаимодействия (модификация свойств поверхности) зависит от химического состава и параметров плазмы, материала и потенциала поверхности.

ЛЕКЦИЯ 14.

6. ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАНОСИСТЕМ.

6.1.Углеродные нанотрубки.

В последние годы ХХ столетия синтезированы новые соединения углерода: фуллерены, углеродные нанотрубки и нановолокна. Последние особенно привлекают внимание как структуры, способные произвести революционные преобразования в нанотехнологии. Развитие технологий, связанных с получением и использованием наноматериалов, приводит к кардинальным изменениям во многих направлениях человеческой деятельности – электронике, информатике, материаловедении, энергетике, космических технологиях, машиностроении, триботехнике, биологии, медицине, сельском хозяйстве и экологии. Эксперименты показывают, что углеродные нанотрубки (УНТ) являются материалом с рекордно высокими значениями модуля Юнга (≈ 1 ТПа), что обусловлено совершенством структуры и сильной химической связью между атомами углерода, составляющими нанотрубку. Высокие прочностные свойства УНТ представляют значительный интерес с точки зрения новых материалов и объектов, обладающих высокими механическими свойствами. Имеются сведения о технологии получения сверхпрочных волокон, пряжи и тканей из нанотрубок. Подобные изделия по своим механическим характеристикам стоят вне конкуренции среди любых других подобных материалов. В настоящее время усилия многих исследователей направлены на получение композитных материалов, представляющих собой полимеры с добавлением УНТ.

Особенно привлекательным является свойство УНТ пропускать через себя гигантские плотности тока порядка 10⁹…10¹⁰ А/см^–2, что на три порядка больше, чем в меди, максимальная плотность в которой не превышает 10⁷ А/см^–2. Привлекательна электронная эмиссионная способность УНТ и УНВ, которая может быть использована для создания электронных пушек и плоских дисплеев. Уже сейчас определены области возможного использования в прикладных инженерных системах. Прежде всего, это наноэлектроника, которая должна использовать квантовые свойства УНТ и УНВ и возможности их применения в качестве нанотранзисторов с безрезистивной связью. Появилась возможность использования наноструктур для создания термоэлектрических материалов, добротность которых на порядок выше, чем в массивных аналогах. Квантовые свойства УНТ и УНВ обеспечивают использование их в качестве сенсорных устройств для фиксирования водорода и других газов.