Механизм травления и повреждения нанопористых диэлектрических материалов при пониженных температурах

В проекте теоретически и экспериментально исследуются такие процессы, как протекание реакций на поверхности пор и глубина модификации поверхности определяется как потоком радикалов, ионов и ВУФ излучения из плазмы, включая их синергетический эффект, так и температурой поверхности. В зависимости от параметров плазмы и температуры поверхности такое взаимодействие может приводить как необратимой деградации свойств пористых материалов, так и быть контролируемым и приводить к необходимой функционализации поверхности, а также обеспечивать прецизионное травление и осаждение, вплоть до протекания процессов на уровне атомного слоя. Нахождение контролируемых условий протекания реакций на поверхности является сложной комплексной задачей, требующей комплексного экспериментально-теоретического исследования процессов, определяющих потоки активных частиц и излучения из плазмы и процессов на поверхности пор при различных температурах. В рамках проекта для выявления механизмов возникновения дефектов в исследуемых пористых материалах при их взаимодействии с плазмой предполагается проведение как целенаправленных экспериментальных исследований на специальном плазмохимическом “downstream plasma” реакторе, оборудованном разными диагностиками, так и в условиях вч плазмы. Для анализа экспериментальных в проекте предполагается использование моделей разного уровня. Для описания процессов в плазме будут использованы самосогласованные модели разрядов с кинетическим описанием всех заряженных (электроны, положительные и отрицательные ионы) и быстрых нейтральных частиц плазмы на основе метода частиц в ячейке с Монте Карло столкновениями (МЧЕ МКС). Модели в объеме плазмы будут дополнены кинетическими моделями на поверхности пленки с учетом случайных блужданий в пористой структуре. Для определения каналов и барьеров поверхностных химических реакций будут применены ab initio квантомеханические расчеты. Детальные комплексные исследования по одновременному контролю параметров плазмы и процессов на поверхности в широком диапазоне температур, проведение которых впервые предполагается в данном проекте, являются ключевыми в технологиях плазменной модификации материалов: функционализации, анизотропном плазмохимическом травлении и плазменном осаждении вплоть до осуществления процессов на атомном уровне.