ИСТИНА

Будут проведены исследования фундаментальных процессов образования активных частиц в плазме ВЧ разрядов пониженного давления, а также процессов взаимодействия активных частиц с поверхностью. Для анализа экспериментальных данных предполагается разработка самосогласованных моделей разряда и послесвечения, а также процессов взаимодействия активных частиц с поверхностью. Планируются исследования взаимодействия сильных световых полей с плазмой и атомно-молекулярными системами. Предполагается исследование процессов многофотонной и лавинной ионизации различных газов и образования протяженных плазменных каналов в поле излучения УФ лазера высокой мощности, изучение физических свойств таких каналов, обусловленных сильной неравновесностью образующейся плазмы. Атмосферные исследования - разработка системы мобильного многокомпонентного мониторинга контроля качества воздуха, основанного на анализе аэрозольного состава атмосферы. Определение основных источников эмиссии продуктов горения на локальном и региональном уровнях. Фотоэнергетика. Создание и исследование наногетероструктур с наночастицами серебра для применения в перспективных конструкциях кремниевых солнечных элементов.

The research of fundamental processes of the formation of active particles in the plasma of low-pressure high-frequency discharges, as well as the processes of interaction of active particles with the surface will be carried out. For the analysis of experimental data, it is planned to develop self-consistent models of the discharge and afterglow, as well as the processes of interaction of active particles with the surface. It is planned to research the interaction of strong light fields with plasma and atomic-molecular systems. It is supposed to study the processes multiphoton and avalanche ionization of various gases and the formation of extended plasma channels in the radiation field of a high-power UV laser; and also the study of the physical properties of such channels due to the strong nonequilibrium of the resulting plasma. Atmospheric research - development of a mobile multicomponent monitoring system for air quality control based on the analysis of the aerosol composition of the atmosphere. Determination of the main sources of emission of combustion products at the local and regional levels. Photovoltaics. Creation and research of nano-heterostructures with silver nanoparticles for use in advanced designs of silicon solar cells.

1. В 2022 году предполагается продолжить исследование возможностей использования несамостоятельного ВЧ разряда в гелии для бездефектной функционализации поверхности нанопористых low-k диэлектриков. Одной из причин деградации low-k диэлектриков во время интеграции в технологию является диффузия в них металла во время и после осаждения металлического барьера. Одним из решений этой проблемы является селективное осаждение самоорганизующихся монослоев на боковые поверхности тренча с low-k материалом перед нанесением металлического барьера. Перед осаждением необходимо сделать поверхность гидрофильной за счет удаления метильных групп. Это может быть достигнуто за счет потока низкоэнергетичных ионов, которые воздействуют только на самый верхний тонкий слой материала. Ионы Не низкой энергии могут не только делать поверхность гидрофобной, но и запечатывать верхний слой пор. Этот эффект может обеспечить дополнительные преимущества для предварительной обработки поверхности материала ионами гелия с низкой энергией. Для выявления механизмов, определяющих оптимальные технологические условия, необходимо разработать комплекс диагностики плазмы и поверхности, большая часть из которых должна проводиться in situ. Кроме того, требуется теоретический анализ и разработка комплексных моделей плазмы и атомистических моделей поверхностных процессов. Будут проведены исследования влияния давления газа, высокочастотного напряжения и ВЧ частоты на функцию распределения ионов по энергиям и функцию распределения ионов по углам. Будут получены потоки ионов Не с оптимальной для функционализации энергией на боковые поверхности тренчей. Данные по оптимальным энергиям ионов Не будут получены из динамических расчетов методом функционала плотности. Практическая значимость. Разработанные подходы могут быть использованы при осаждении диффузионных барьеров, препятствующих диффузии меди в пористые low-k диэлектрики в современной СБИС технологии. 2. Будет проведено теоретическое исследование возможности управляемого усиления терагерцовых импульсов в неравновесной фотоионизационной плазме в присутствии внешнего статического магнитного поля. Метод основан на явлении циклотронного резонанса, который позволяет значительно увеличить эффект усиления низкочастотного сигнала в плазме в рамках механизма, предложенного и детально исследованного ранее [JETP Letters, 97(7):388–392, 2013]. Меняя величину магнитного поля планируется управлять диапазоном усиливаемых частот, а также состоянием поляризации усиливаемого поля. Будет проведен самосогласованный анализ кинетического уравнения Больцмана для эволюции неравновесной замагниченной плазмы и волнового уравнения второго порядка с целью исследования возможности создания импульсов с управляемыми спектральными и поляризационными свойствами, и выявления предельных характеристик процесса конверсии энергии плазменного канала в энергию терагерцового излучения. Будет исследован процесс прохождения электромагнитной волны ГГц – ТГц диапазона частот через периодическую последовательность проводящих и непроводящих слоев (легированный-нелегированный полупроводник), представляющих собой фотонный кристалл, и исследована возможность создания структур хорошо пропускающих или поглощающих излучение в заданных спектральных диапазонах. Данные исследования могут быть интересны, в частности, в задачах болометрического детектирования низкочастотного излучения с определенными спектральными свойствами. 3. В 2022 году будет продолжено развитие метода термодеградации и анализа химического профиля эволюционирующих компонентов при пиролизе сибирских биомасс. Предполагается проведение лабораторных экспериментов по изменению условий термического разложения, в частности, смешивание материалов биомассы для исследования взаимодействия между различными материалами образцов биомасс. Будут получены масс-спектрометрические данные по идентификации маркеров горения Сибирских биомасс. Полученные результаты будут использованы для определения конкретного типа сжигаемой биомассы и характеристик различий в условиях горения и тления при старении дымов, для интерпретации результатов анализа состава аэрозолей горения в дымах в окружающей среде и анализа частиц дымов в аэрозольной камере. В продолжении решения задачи характеризации аэрозолей шлейфов удаленных пожаров, а также для сравнительного анализа характеристик дымов, моделируемых в экспериментах в БАК, с реальными дымами во время сибирских пожаров, предлагается провести кампанию по отбору аэрозолей в период переноса шлейфов удаленных пожаров. Практическое применение. Разработанная система будет адаптирована на создаваемом в настоящее время аэрозольном инструментальном комплексе на Метеорологической Обсерватории МГУ. 4. Будут продолжены работы по созданию перспективных конструкций кремниевых солнечных элементов с использованием электрон- и дырочно-селективных контактов, на основе пленок прозрачных проводящих оксидов металлов. Будет оптимизирована методика применения инновационного, экономичного, безвакуумного метода ультразвукового спрей пиролиза с наложенным коронным разрядом CDA-USP(corona-discharge-assisted ultrasonic spray pyrolysis) для выращивания пленок In2O3:Sn (ITO), предназначенных для использования в солнечных элементах из кристаллического кремния в качестве дырочно-селективных контактов для солнечных элементов на основе гетероперехода ITO/SiOx/n-Si. Будет продолжена разработка электрон-селективных контактов для солнечных элементов на основе гетероперехода In2O3:F(IFO)/SiOx/p-Si со слоями прозрачных проводящих оксидов, выращенными методом ультразвукового спрей пиролиза (USP). Практическое применение. Данное направление исследований представляет значительный интерес для кремниевой фотоэнергетики, поскольку конструкции, основанные на селективных контактах, признаны наиболее перспективными для увеличения эффективности солнечных элементов. Будут разработаны и изготовлены как односторонние, так и двусторонние концентраторные солнечные элементы LGCell (Laminated Grid Cell) на промышленной гетероструктуре SHJ [ITO/(n)α-Si/(i)α-Si/(n)Сz-Si/(i)α-Si/(p)α-Si/ITO] с многопроволочной токосъемной системой без содержания серебра, с применением оригинальных прозрачных проводящих полимерных адгезивов. Многопроволочная металлизация признана революционной технологией для следующего поколения кремниевых солнечных элементов, т.к. она радикально снижает их стоимость и одновременно увеличивает эффективность солнечного элемента. Актуальность. Новые подходы к созданию концентраторных кремниевых солнечных элементов позволят увеличить энерговыработку солнечного модуля.

Основу научного задела составили исследования, проведенные в рамках данного НИР в 2021 году. (1) Предложен и оттестирован метод «виртуальных измерений» функции распределения ионов по энергиям (ФРИЭ), необходимый для управления плазмохимическими процессами, происходящими на поверхности обрабатываемого образца. В основе метода лежит быстрый расчёт ФРИЭ с учётом условий разряда и параметров плазмы, измеряемых в режиме реального времени. Продолжены исследования фундаментальных процессов в плазме современных реакторов в непрерывном и импульсном режиме с целью управления потоками на поверхность радикалов, ионов и ВУФ излучения для проблем современной электроники и плазменных технологий. (2) Предложен новый подход для получения терагерцовых импульсов с высокой степенью униполярности. Идея основана на неоднородном по пространству усилении затравочных ультракоротких импульсов в сильнонеравновесной быстро релаксирующей плазме ксенона, воздуха или азота. (3) Разработаны инструментальные и методические основы комплексного исследования характерных свойств аэрозолей природных пожаров. Продолжен анализ данных, полученных в натурных экспериментах по анализу химических свойств дымовых аэрозолей в шлейфах интенсивных пожаров. (4) Созданы двусторонние низко-концентраторные (с рабочим диапазоном до 4 солнц и КПД более 20%) солнечные элементы на основе гетероструктурных кремниевых элементов с многопроволочной металлизацией с применением прозрачных проводящих адгезивных полимерных пленок на основе полиариленэфиркетонов. Продолжены работы по совершенствованию многопроволочной металлизации для ФЭП с TCO слоями.

(1) Предложен и оттестирован метод «виртуальных измерений» функции распределения ионов по энергиям (ФРИЭ), необходимый для управления плазмохимическими процессами, происходящими на поверхности обрабатываемого образца. В основе метода лежит быстрый расчёт ФРИЭ с учётом условий разряда и параметров плазмы, измеряемых в режиме реального времени. Продолжены исследования фундаментальных процессов в плазме современных реакторов в непрерывном и импульсном режиме с целью управления потоками на поверхность радикалов, ионов и ВУФ излучения для проблем современной электроники и плазменных технологий. (2) Предложен новый подход для получения терагерцовых импульсов с высокой степенью униполярности. Идея основана на неоднородном по пространству усилении затравочных ультракоротких импульсов в сильнонеравновесной быстро релаксирующей плазме ксенона, воздуха или азота. (3) Разработаны инструментальные и методические основы комплексного исследования характерных свойств аэрозолей природных пожаров. Продолжен анализ данных, полученных в натурных экспериментах по анализу химических свойств дымовых аэрозолей в шлейфах интенсивных пожаров. (4) Созданы двусторонние низко-концентраторные (с рабочим диапазоном до 4 солнц и КПД более 20%) солнечные элементы на основе гетероструктурных кремниевых элементов с многопроволочной металлизацией с применением прозрачных проводящих адгезивных полимерных пленок на основе полиариленэфиркетонов. Продолжены работы по совершенствованию многопроволочной металлизации для ФЭП с TCO слоями.