Publication: Механизмы образования микро- и наночастиц и фазовые превращения при наносекундном лазерном облучении мишени MoSe2
Дата
2016
Авторы
Полевов, К. А.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Издатель
Аннотация
До сих пор нерешенным однозначно остается вопрос механизма образования наночастиц при импульсном лазерном облучении твердотельных мишеней. Понимание механизмов образования частиц поможет установить связь между условиями облучения и параметрами частиц, эжектированных в результате абляции, а также даст возможность получать каталитические структуры с управляемой плотностью и размером включений. Поэтому целью данной работы было определение механизмов образования микро- и наночастиц при лазерном облучении мишеней. Рассматриваемые в литературе механизмы формирования частиц при лазерной абляции можно условно разделить на следующие четыре группы: конденсация в расширяющемся облаке, фазовый взрыв, гидродинамическое распыление, фотомеханический откол. Тонкие плёнки, получаемые с помощью импульсного лазерного осаждения (ИЛО), исследовались методами атомно-силовой, растровой и просвечивающей электронной микроскопией. Статистический анализ полученных изображений плёнок показал большую дисперсию (от нескольких нанометров до нескольких микрон) частиц по размерам на поверхности осаждаемых пленок, что говорит о том, что в формировании частиц принимает участие не один механизм. Конденсацией в паровом облаке можно объяснить наличие малых кластеров, которые включают от нескольких десятков до нескольких тысяч атом и молекул. Числа столкновений в расширяющемся облаке недостаточно для формирования больших микронных и субмикронных частиц. Наличие в мишенях микрокристаллитов пластинчатой формы и их отсутствие в осаждаемых пленках говорит о том, что механизм фотомеханического откола не играет важной роли в образовании микрочастиц. Короткая длительность и большие энергии лазерных импульсов, а также резкий рост скорости абляции при достижении пороговой интенсивности, интерпретируются как свидетельства перехода от нормального испарения к фазовому взрыву. Когда речь идет об установлении физического механизма, ответственного за абляцию того или иного конкретного вещества. Для такого заключения всегда требуется дополнительная информация. Наиболее информативными в этом случае были бы данные об изменении со временем температуры поверхности подвергаемого абляции материала. Такие данные, однако, очень трудно получить. Поэтому для моделирования температурных распределений по глубине мишени при ее импульсном лазерном облучении была использована программа Stefan2D, основанная на алгоритме А.В.Гусарова. В основе алгоритма лежит численный метод решения задачи Стефана: решения уравнения теплопроводности в твёрдой и жидкой фазах и движения фазовой границы. Также был выполнен качественный анализ фазового состава мишеней MoSex после облучения методом дифракции рентгеновских лучей. По ширине линий спектров на полувысоте по формуле Шеррера были определены размеры кристаллитов различного фазового состава.
Описание
Уровень образования: бакалавриат; Код направления/специальности: 14.03.02; Группа: С08-70
Ключевые слова
ВКР , Выпускная квалификационная работа
Цитирование
Полевов, К. А. Механизмы образования микро- и наночастиц и фазовые превращения при наносекундном лазерном облучении мишени MoSe2 : Выпускная квалификационная работа, бакалавриат, 14.03.02 / К. А. Полевов ; рук. работы Романов Роман Иванович, 2016