2022, Колодко, Д. В., Колодко, Добрыня Вячеславич, Казиев, А. В.

2020, Chernyh, N. A., Kharkov, M. M., Kaziev, A. V., Danilyuk, D. V., Kukushkina, M. S., Tumarkin, A. V., Kolodko, D. V., Харьков, Максим Михайлович, Казиев, Андрей Викторович, Кукушкина, Маргарита Сергеевна, Тумаркин, Александр Владимирович, Колодко, Добрыня Вячеславич

© 2020 Elsevier B.V.VT1-0 (Russian equivalent of Grade 2) titanium surfaces were modified under argon ion bombardment from the low-pressure inductively coupled plasma (ICP). The ion processing allowed us to prepare various types of structures on titanium with controlled characteristic dimensions at nano- and miscroscale (from tens of nm to 3 µm). The hillock, porous, conical, wall/cell structures as well as their combinations have been obtained. The topology type and the characteristic dimensions of surface features depend on the current density js, Ar ion energy Ei, irradiation fluence Φ (or processing time t), and the sample temperature T during the treatment. The microstructures appear on the surface provided the titanium sample is irradiated at temperatures below 900 °C. The sample temperature was determined by both the average current density (jsav from 0.2 to 20 mA/cm2) and the ion energy (Ei from 150 to 1500 eV). A certain fluence is required for uniform surface coverage with microstructures. We suppose that the titanium surface texturing is a result of a complex interplay of the following mechanisms: sputtering, re-sputtering (shadowing), crystal lattice transformation, accumulation and annihilation of defects, and hypothetically, argon retention.

2020, Tarakanov, V. P., Shustin, E. G., Kolodko, D. V., Sorokin, I. A., Колодко, Добрыня Вячеславич, Сорокин, Иван Александрович

© 2020, Pleiades Publishing, Ltd.Abstract—: Results are presented of the particle-in-cell numerical simulations by the KARAT code of the formation of a plasma–beam discharge in the absence of both the longitudinal magnetic field and the initial plasma. Oscillations of the electric field generated by the plasma–beam instability in the electron beam region almost do not affect the plasma at the periphery of the system. Simulation results are compared to the results obtained earlier by a simplified model and to the results of test experiments. The spatial distributions of the plasma density and electron temperature qualitatively agree with the experimental results.

2020, Rohmanenkov, A., Solodovnikov, A., Mamedov, N., Maslennikov, S., Sorokin, I., Kolodko, D., Мамедов, Никита Вадимович, Масленников, Сергей Павлович, Сорокин, Иван Александрович, Колодко, Добрыня Вячеславич

© 2020 IEEE.The paper presents the results of experiments and PIC (particle-in-cell) simulations of ignition characteristics of miniature pulsed penning ion source. Also the dependence of the discharge current pulse on the gas pressure and magnetic field are presented. Plasma behavior (electron and ion density in axial and radial dimensional) depending on magnitude (and configuration) of the magnetic field and pressure (working gas is deuterium) was shown.

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.

2020, Sorokin, I. A., Kolodko, D. V., Luzanov, V. A., Shustin, E. G., Сорокин, Иван Александрович, Колодко, Добрыня Вячеславич

A technique for growing thin graphite films on a dielectric substrate by annealing the Al2O3(0001)/Ni(111)/ta-C structure has been optimized. This technique is based on catalytic decomposition of hydrocarbons on the surface of a single-crystal catalyst metal film on a dielectric substrate and subsequent diffusion and crystallization of carbon between the metal film and the substrate. A thin graphite film with a low density of crystal-structure defects is obtained on the dielectric substrate after chemical etching of the metal film.

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.

2020, Sorokin, I. A., Kolodko, D. V., Krasnobaev, K. I., Сорокин, Иван Александрович, Колодко, Добрыня Вячеславич

© 2020, Pleiades Publishing, Inc.Abstract—A simple technique is presented for producing diamond-like films with copper impurity by sputtering the surface of a copper cathode with argon ions in a glow discharge with a hollow cathode with simultaneous chemical deposition diamond-like films on its surface. It was shown that a small (up to 1: 1000) admixture of propane at the pressure of the plasma forming gas of 40 Pa does not affect the plasma parameters, however, it allows you to vary the relative copper content in the diamond-like film.

2020, Kaziev, A. V., Kolodko, D. V., Kharkov, M. M., Rykunov, G. I., Sergeev, N. S., Tumarkin, A. V., Казиев, Андрей Викторович, Колодко, Добрыня Вячеславич, Харьков, Максим Михайлович, Сергеев, Никита Сергеевич, Тумаркин, Александр Владимирович

© 2021 IEEEImpulse magnetron discharges with millisecond-scale pulses-extended duration modes of technological high-power impulse magnetron sputtering (HiPIMS)-have promising applications in pulsed plasma facilities of different kinds due to high ionization degree (up to 90%), suitable duration, and scalable hardware design. Depending on operating conditions, at the same power level, two distinct diffuse regimes can be distinguished: the one with intense target sputtering-long HiPIMS (L-HiPIMS),-and the non-sputtering low-voltage one (non-sputtering magnetron discharge). The majority of existing studies of these discharge forms were made for argon working gas. For a number of prospective high-power pulsed plasma applications (e. g. pulsed plasma accelerators and thrusters), however, the option of using light gases is preferable. Here, the operation of a millisecond-scale impulse magnetron discharge (L-HiPIMS) in helium has been examined. The plasma parameters (electron density, electron temperature) were measured in a time-resolved fashion with a Langmuir probe. The electrical measurements were accompanied with optical emission spectroscopy. The use of the long pulsed modes enables achieving high plasma density and accelerating the ion flux with a peak energy of ~ 10 eV.

2023, Сорокин, И. А., Колодко, Д. В., Степанова, Т. В., Степанова, Татьяна Владимировна, Колодко, Добрыня Вячеславич

Изобретение относится к вакуумно-плазменной технике, а именно к источникам атомов металлов преимущественно для осаждения тонких металлических пленок на металлические или диэлектрические подложки в вакуумной камере. Технический результат - повышение скорости нанесения покрытий и упрощение конструкции устройства. Устройство для нанесения металлических пленок содержит вакуумную камеру, полый катод, мишень, держатель подложки, источник питания разряда положительным полюсом, соединенный с анодом, а отрицательным полюсом с катодом, а также дополнительный источник напряжения смещения. Полый катод устройства состоит из двух параллельных друг другу плоских электродов, размещенных относительно друг друга на расстоянии от 10 до 40 мм, первый электрод выполнен с возможностью водоохлаждения, при этом на его поверхности установлена мишень из распыляемого материала. Напротив первого электрода параллельно поверхности с установленной мишенью из распыляемого материала размещен второй электрод, выполненный из тугоплавкого материала в виде прозрачной сетки с ячейкой размерами от 10 мкм до 5 мм, за которым параллельно ему размещен держатель подложек на расстоянии до 100 мм. Анодом служат стенки вакуумной камеры, а дополнительный источник напряжения смещения положительным полюсом соединен с отрицательным полюсом источника питания разряда, а отрицательным полюсом с первым электродом катода. 2 ил.