ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СПЕКАНИЯ МИКРОРАЗМЕРНЫХ МАССИВОВ АЭРОЗОЛЬНЫХ НАНОЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Объектом исследования настоящей работы являются аэрозольные металлические наночастицы (Au, Ag, Cu) и их микроразмерные массивы различной степени упорядоченности. Цель работы: создание научных основ метода локального лазерного спекания массивов аэрозольных металлических наночастиц (Au, Ag, Cu) для получения микроразмерных структур с высокой удельной проводимостью при эффективном введении энергии лазерного излучения трех длин волн: 527, 980 и 1053 нм. На первом этапе проекта проведены исследования процессов взаимодействия лазерного излучения с микроразмерными массивами аэрозольных серебряных наночастиц на стеклянных, кремниевых и полиимидных подложках и определены условия эффективного поглощения лазерного излучения этих наночастиц. Исследовано влияние плазмонного резонанса на поглощение энергии лазерного излучения и спекание агломератов наночастиц. Исследованы процессы лазерного спекания массивов аэрозольных серебряных наночастиц. Изучены процессы распространения энергии внутри массива для лазерного излучения. На втором этапе проекта исследованы процессы взаимодействия лазерного излучения с длинами волн с агломератами и агрегатами первичных аэрозольных золотых (Au), серебряных (Ag) и медных (Cu) наночастиц, движущихся в потоке инертного газа и определены свойства этих частиц методами электродиффузионной подвижности, электронной микроскопии и локального элементного анализа. В том числе исследован вклад размерного эффекта плазмонного взаимодействия излучения с этими частицами. Разработана методика оптимизации формы и размеров агломератов и агрегатов аэрозольных металлических наночастиц, свободных от органических растворителей и поверхностно-активных веществ, представляющих собой дендридо-подобные наночастицы с размерами порядка 100 нм, в потоке инертного газа при воздействии на них лазерным излучением. На втором этапе также отработаны процессы укладки аэрозольных серебряных (Ag) наночастиц, свободных от органических растворителей и поверхностно-активных веществ, в массивы микронных размеров и определены условия достижения наибольшей плотности укладки и проводимости микроструктуры в целом управлением формой и размерами наночастиц. Результаты проекта могут быть использованы для решения ряда актуальных задач по формированию функциональных микроструктур из наночастиц на подложках, в том числе на термочувствительных полимерных подложках, например, полевых транзисторов, резисторов и конденсаторов, микросенсоров, элементов солнечных батарей, микроразмерных аккумуляторов и топливных элементов, микроантенн.