Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2020,  том 17,  №1, 84-90

 

А.В. Попов, В.А. Попов

Нуклеация бора в плазменном потоке инертного неона

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, пр. Ленина, 46, 656038, Барнаул, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Для создания новых материалов с внедренными в них нанометровыми частицами часто используют кластерные пучки, обеспечивающие высокую скорость генерации частиц требуемой структуры и размеров, быструю их доставку к месту получения поверхности материала с заранее заданными свойствами. Сложными неравновесными процессами, сильно зависящими от внешних условий и режимов генерации кластеров моно управлять, используя инертный газ в качестве буферного газа. Для подавления агрегации или диссоциации кластеров часто используются лазерное излучение. В работе исследование процессов, происходящих в сильно неравновесных кластерных пучках, описано опираясь на теорию несамосопряженных операторов, собственные значения которых являются комплексным. Мнимая часть собственных значений несамосопряженного оператора энергии, обратно пропорциональная времени жизни возбуждения, имеет смысл ширины уровня действительной части соответствующего собственного значения этого оператора. В качестве базового приближения использовано приближение Хартри-Фока. Самосогласованные вычисления выполнены методом Рутана в базисе функций гауссового типа. Найдены значения полной энергии возбужденных атомов и кластеров, вычислены их спектральные характеристики, обусловленные орбитальными переходами электронов. Рассмотрено формирование кластеров бора в неоновом потоке в рамках предложенного метода, учитывающего ширину энергетических уровней. Показано, что атомы бора в плазменном потоке инертного неона образуют достаточно устойчивые димеры и, вполне возможно, многоатомные кластеры, содержащие только бор. При этом в условиях внешних возбуждений могут образовываться системы Ne-B, быстро теряющие неон при снятии возбуждений, а также быстро распадающиеся системы Ne–Ne.

Ключевые слова: нуклеация, кластеры, бор, неон, электронная структура, полная энергия.

УДК 538.915

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2020.01.014


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 17, No.1 (2020) 84-90

 

A.V. Popov, V.A. Popov

Nucleation of boron in neon plasma flow

I.I. Polzunov Altai State Technical University, Lenin Pr., 46, Barnaul, 656038, Russia

To create new materials with nanometer particles embedded in them, cluster beams are often used, which ensure a high rate of generation of particles of the required structure and size, and their fast delivery to the place where the material surface with predetermined properties is obtained. Complex nonequilibrium processes that are highly dependent on external conditions and cluster generation conditions can be monitored using an inert gas as a buffer gas. Laser radiation is often used to suppress aggregation or dissociation of clusters. In the study of processes occurring in highly nonequilibrium cluster beams, described based on the theory of non-self-adjoint operators, the eigenvalues of which are complex. The imaginary part of the eigenvalues of a non-self-adjoint energy operator, inversely proportional to the excitation lifetime, has the meaning of the level width of the real part of the corresponding eigenvalue of this operator. The Hartree-Fock approximation is used as the basic approximation. Self-consistent calculations were performed by the Rutan method in the basis of functions of the Gaussian type. The values of the total energy of the excited atoms and clusters are found, their spectral characteristics due to the orbital transitions of the electrons are calculated. The formation of boron clusters in a neon stream is considered in the framework of the proposed method, taking into account the width of the energy levels. It has been shown that boron atoms in a plasma stream of inert neon form fairly stable dimers and, quite possibly, polyatomic clusters containing only boron. In this case, under the conditions of external excitations, Ne-B systems can be formed that quickly lose neon upon removal of excitations, as well as rapidly decaying Ne-Ne systems.

Keywords: nucleation, clusters, boron, neon, electronic structure, total energy.