WorksheetsСинтез плазмонных наночастиц
Total questions: 21
Worksheet time: 7hrs 0mins
На основе данных о скорости напыления из видео, рассчитайте время, необходимое для напыления пленки толщиной 50 нм. Объясните, почему реальное время процесса всегда значительно больше расчетного (учтите все этапы, а не только само напыление).
Детально опишите, как и почему происходит переход от сплошной ультратонкой пленки серебра к островковой структуре в процессе отжига. Какие физические явления лежат в основе этого процесса?
Перечислите не менее четырех параметров процесса вакуумного напыления и последующего отжига, которые напрямую влияют на размер, форму и распределение серебряных наноостровков. Объясните механизм влияния одного из них.
Для чего нужен криогенный насос в вакуумной установке и как именно он работает? Почему для его работы необходим предварительный форвакуумный насос?
Каковы функции вращающегося диска с подложками? Что произойдет с распределением толщины пленки на подложках, если диск не вращать? Предложите другой способ улучшения однородности, который можно реализовать в вакуумной камере.
Опишите физический принцип, лежащий в основе работы кварцевого датчика толщины. Каковы его ключевые преимущества перед экстраполяцией толщины по времени и скорости напыления?
Предложите метод, с помощью которого можно было бы независимо от кварцевого датчика убедиться, что толщина напыленной пленки соответствует заданной, уже после извлечения образца из камеры.
В мастер-классе упоминается, что все операции в установке нужно проводить плавно. К каким негативным последствиям может привести резкое увеличение тока на испарителе (вольфрамовой лодочке)?
Опишите проблему загрязнения смотровых окон вакуумной камеры. Как инженерно решается эта проблема?
Какую роль играет подогрев подложки во время напыления? Как изменение температуры подложки может повлиять на структуру растущей пленки?
Чем источник испарения с помощью электронного пучка принципиально отличается от термического источника (вольфрамовая лодочка)? Какие преимущества он может дать?
Какие меры безопасности, на ваш взгляд, необходимо соблюдать при работе с данной вакуумной установкой? (Рассмотрите электрические, механические и вакуумные риски).
Сформулируйте три ключевых преимущества синтеза наночастиц методом лазерной абляции в жидкости по сравнению с вакуумным напылением и три его недостатка.
Объясните, почему в описанном эксперименте максимум плазмонного резонанса наблюдался при 424 нм, а не при ~400 нм, характерных для сферических наночастиц серебра. С какими особенностями морфологии частиц это может быть связано?
Опишите, как такие параметры лазерного излучения, как длительность импульса, энергия импульса и частота повторения, могут влиять на механизм абляции и, как следствие, на размер и форму получаемых наночастиц.
Как тип жидкости (например, вода, ацетон, этанол) и наличие в ней поверхностно-активных веществ (стабилизаторов) может влиять на свойства синтезированных наночастиц?
Опишите, как постепенное изменение рельефа поверхности мишени в процессе лазерной абляции может влиять на стабильность процесса и свойства наночастиц. Предложите способ бороться с этим эффектом.
В видео упоминается, что на уже образовавшиеся наночастицы может действовать последующее лазерное излучение. Как этот эффект "вторичного облучения" можно использовать для целенаправленного изменения свойств коллоида?
Для чего в установке лазерной абляции используются нейтральный светофильтр и линза? Что произойдет с процессом, если убрать светофильтр или расфокусировать лазерный пучок?
Предложите гибридный метод, в котором были бы использованы преимущества обоих описанных процессов. Например, как можно использовать лазерную абляцию для модификации пленки, полученной вакуумным напылением? Опишите возможную последовательность действий и ожидаемый результат.
Сравните типичные технологические проблемы двух методов. Для вакуумного напыления – это, например, загрязнение окон. Для лазерной абляции – агломерация частиц. Предложите по одному потенциальному решению для каждой из этих проблем.
