2024, Tumarkin, A. V., Kolodko, D. V., Kharkov, M. M., Stepanova, T. V., Kaziev, A. V., Samotaev, N. N., Oblov, K. Yu., Тумаркин, Александр Владимирович, Колодко, Добрыня Вячеславич, Харьков, Максим Михайлович, Степанова, Татьяна Владимировна, Казиев, Андрей Викторович, Самотаев, Николай Николаевич, Облов, Константин Юрьевич

Thispaper aims to investigate the quality of thin alumina films deposited on glass samples using magnetron sputtering in the reactive modulated pulsed power mode (MPPMS) and evaluate the process productivity. The aluminum target was sputtered in Ar/O2 gas mixtures with different fractions of oxygen in the total gas flow, in the fixed pulsed voltage mode. The pulse-on duration was varied between 5 and 10 ms, while the pulse-off time was 100 or 200 ms. The dependences of mass deposition rate and discharge current on the oxygen flow were measured, and the specific deposition rate values were calculated. Prepared coatings had a thicknesses of 100ў??400 nm. Their quality was assessed by scratch testing and by measuring density, refractory index, and extinction coefficient for different power management strategies. The strong influence of pulse parameters on the coating properties was observed, resulting in a maximum density of 3.6 g/cm3 and a refractive index of 1.68 for deposition modes with higher duty cycle values. Therefore, adjusting the pulse-on and pulse-off periods in MPPMS can be used not only to optimize the deposition rate but also as a tool to tune the optical characteristics of the films. The performance of the studied deposition method was evaluated by comparing the specific growth rates of alumina coatings with the relevant data for other magnetron discharge modes. In MPPMS, a specific deposition rate of 200 nm/min/kW was obtained for highly transparent Al2O3, without using any dedicated feedback loop system for oxygen pressure stabilization, which makes MPPMS superior to short-pulse high-power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) modes.

2023, Казиев, А. А., Тумаркин, А. В., Колодко, Д. В., Колодко, Добрыня Вячеславич, Казиев, Андрей Викторович, Тумаркин, Александр Владимирович

Изобретение относится к области вакуумной и плазменной техники и может быть применено для осуществления процессов ионного травления материалов, имплантации ионов металлов и полупроводников, осаждения тонкопленочных покрытий. Технический результат - повышение содержания в плазме ионов твердого тела до 90-98%. Способ предусматривает формирование плазмы импульсного магнетронного разряда высокой мощности на предварительно разогретой мишени. Импульсный разряд с параметрами - напряжение до 2 кВ, ток 10-500 А, длительность 10-1000 мкс, частота повторения до 1 кГц - создается в предварительно ионизированном объеме над поверхностью нагретой мишени, отделенной теплоизолирующей подставкой с высокой электропроводностью. Нагрев мишени проводится в магнетронном разряде постоянного тока в аргоне с плотностью мощности выше 100 Вт/см2 до температуры, при которой давление насыщенных паров материала становится порядка или выше 0,5 Па, после чего подача аргона отключается, и разряд горит исключительно в парах материала мишени. Сформированный в этой среде импульсный магнетронный разряд характеризуется степенью ионизации плазмы выше 90% для широкого спектра материалов. 1 ил.

2015, Колодко, Д. В., Синельников, Д. Н., Казиев, А. В., Тумаркин, А. В., Тумаркин, Александр Владимирович, Колодко, Добрыня Вячеславич, Казиев, Андрей Викторович, Синельников, Дмитрий Николаевич

Recently, research areas dealing with coating processes in a magnetron discharge with melted cathode have experienced intensive development [1–3]. In this mode magnetron discharge is operated in the target's vapour and the plasma in this case is purely metallic. Despite the main contribution to the deposition process is introduced by the vaporized (neutral) component, the coating properties are greatly affected by the ion flux [3]. So, it is important to study the process of deposition by ion flux solely.

2024, КУКУШКИНА, М. С., КАЗИЕВ, А. В., КОЛОДКО, Д. В., ХАРЬКОВ, М. М., РЫКУНОВ, И. Г., ЦВЕНТУХ, М. М., Харьков, Максим Михайлович, Колодко, Добрыня Вячеславич, Казиев, Андрей Викторович, Кукушкина, Маргарита Сергеевна

При повышении пристеночного потенциала гелиевой плазмы, воздействующей на поверхность вольфрама, рост наноструктуры волокон вольфрама сменяется распылением, при этом спонтанно (без внешнего триггера) инициируются «пробои» - импульсы взрывной электронной эмиссии [1-3].

2015, Meshcheryakova, E., Zibrov, M., Kaziev, A., Khodachenko, G., Pisarev, A., Казиев, Андрей Викторович, Писарев, Александр Александрович

Inductively coupled plasma (ICP) sources are widely used in many technological applications, including etching of semiconductors, thin film deposition, and surface modification of materials [1]. In particular, ICP plasmas could be attractive for plasma nitriding of metals (steels, titanium, aluminium, etc.) due to the following features: high ionization degree (up to several percent), low pressure (down to 10−4 mbar) that results in increase of energy of ions bombarding a substrate and reduction of their energy spread, and relatively small impurity content in the plasma due to electrodeless nature of the discharge. Consequently, thorough characterization of plasma parameters in ICP sources is essential for revealing the optimal regimes of plasma nitriding.

2021, Ogorodnikova, O. V., Klimov, N. S., Gasparyan, Yu. M., Harutyunyan, Z. R., Efimov, V. S., Kovalenko, D., Gutarov, K., Poskakalov, А. G., Kharkov, M. M., Kaziev, A. V., Харьков, Максим Михайлович, Гаспарян, Юрий Микаэлович, Казиев, Андрей Викторович, Ефимов, Виталий Сергеевич, Огородникова, Ольга Вячеславовна

In a thermonuclear reactor, materials will be irradiated with hydrogen isotopes and helium (He), neutrons, and heat fluxes. Tungsten (W) and dense nano-structured tungsten (CMSII) coatings are used as plasma-facing materials in current tokamaks and suggested to be used for future fusion devices. In this regard, the study of the accumulation of He and deuterium (D) in W based materials and corresponding surface modifications under normal operation conditions and transient events appears necessary for assessment of safety of fusion reactor due to the radioactivity of tritium and material performance and for the plasma fuel balance. Therefore, in this work, irradiation of W-based materials with D and He ions in stationary regime and in quasi-stationary high-current plasma gun QSPA-T below and above the melting threshold has been performed. In QSPA-T, a pulse duration was 1 ms and number of pulses was varied from one to thirty. In stationary plasma loads, ion energy was varied from 20 to 3 keV, temperature 300-1200 K and flux/fluence 1017-1021 at/m2s/1020-1025 at/m2.

2021, OGORODNIKOVA, O. V., KLIMOV, N. S., GASPARYAN, YU. M., EFIMOV, V. S., KOVALENKO, D., GUTAROV, K., POSKAKALOV, А. G., KHARKOV, M. M., KAZIEV, A. V., Казиев, Андрей Викторович, Гаспарян, Юрий Микаэлович, Ефимов, Виталий Сергеевич, Огородникова, Ольга Вячеславовна, Харьков, Максим Михайлович

Tungsten and dense nano-structured tungsten (W) coatings are used as plasma-facing materials in current tokamaks and suggested to be used for future fusion devices. In this regard, a study of accumulation of deuterium (D) and helium (He) in W materials and corresponding material modifications under normal operation conditions and transient events appears necessary for assessment of safety of fusion reactor due to the radioactivity of tritium and material performance and for the plasma fuel balance. Therefore, sequential and simultaneous (with 10% of He seeding) D/He plasma exposure of W-based samples (polycrystalline W, nano-structured W coating and W with He-induced W ‘fuzz’) in quasi-stationary high-current plasma gun QSPA-T below and above the melting threshold with a pulse duration of 1 ms and number of pulses from one to thirty was performed and compared with stationary plasma loads. Material modification was investigated using an electron microscope equipped with a focused ion beam for in-situ cross sectioning and an x-ray diffractometer.

2020, Kaziev, A. V., Leonova, K. A., Kharkov, M. M., Tumarkin, A. V., Kolodko, D. V., Khomyakov, A. Y., Ageychenkov, D. G., Казиев, Андрей Викторович, Харьков, Максим Михайлович, Тумаркин, Александр Владимирович, Колодко, Добрыня Вячеславич, Агейченков, Дмитрий Григорьевич

© Published under licence by IOP Publishing Ltd.The magnetron discharge with hot (uncooled) target in an impulse mode has been experimentally investigated. The I-V characteristics have been measured depending on the magnetic field strength for three target materials: copper, chromium, and silicon. For melted copper and hot chromium targets, stable gasless (no argon) operation of the magnetron has been demonstrated with maximum impulse power densities about 2.5 kW/cm2 (averaged over the racetrack area). For silicon target, maximum impulse power density was 1.5 kW/cm2 at low argon pressure (0.1 Pa). The magnetic field dependences of discharge parameters have shown the associated changes in differential plasma impedance.

2023, Алиева, А. И., Пришвицын, А. С., Ефимов, Н. Е., Крат, С. А., Исакова, А. С., Казиев, А. В., Воробьев, Г. М., Курнаев, В. А., Казиев, Андрей Викторович, Ефимов, Никита Евгеньевич, Пришвицын, Александр Сергеевич, Крат, Степан Андреевич

Сверхвысокочастотная предыонизация – распространенный метод смягчения условий пробоя газа в токамаках. Цель исследования заключалась в том, чтобы протестировать разработанные системы токамака МИФИСТ-0, а также изучить предварительную предыонизационную плазму. Анализ предплазменного разряда были осуществлен с помощью поясов Роговского, оптической спектроскопии и зондов Ленгмюра. Дополнительно использовалась быстрая ПЗС-камера для регистрации эмиссии во время разряда. Полученные результаты показали, что разряд предварительной плазмы был локализован на определенном расстоянии внутри вакуумной камеры, удовлетворяющем условию существования электронно-циклотронного резонанса. Оцененная плотность плазмы и электронная температура составили 5.5 ⋅ 1016 м–3 и 8 эВ соответственно.

2024, ЛОМОНОСОВ, Г. С., ХАРЬКОВ, М. М., КОЛОДКО, Д. В., НОВИКОВ, М. С., КАЗИЕВ, А. В., ОГОРОДНИКОВА, О. В., Огородникова, Ольга Вячеславовна, Казиев, Андрей Викторович, Колодко, Добрыня Вячеславич, Харьков, Максим Михайлович, Ломоносов, Глеб Сергеевич

Одна из проблем термоядерных установок – накопление трития в стенках и в диверторе токамаков, разрушение материала и образование выли в следствии облучения мощными потоками частиц из плазмы. Основные процессы происходящие при взаимодействии плазмы с поверхностью: распыление, захват, со-осаждение, нагрев, образование дефектов и пр. Большинство исследований направлены на изучение процесса накопления топлива и продуктов синтеза в материалах, обращённых к плазме, как основного процесса [1-3]. Однако, в ходе со-осаждения процесс накопление гелия и изотопов водорода меняет свой характер, что обуславливается дополнительным потоком материала стенок токомака. В области дивертора рассчитанная плотность потока нейтралов вольфрама ~3×1013 см–2с–1 при суммарном потоке ионов ~1×1017 см–2с–1 [4]. Исследования захвата дейтерия при осаждении в магнетронном разряде методом термодесорбционной спектроскопии проводились группой Крата [5]