Кузько Андрей Евгеньевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры нанотехнологий, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Researcher ID: 7801324495
Andrey E. Kuzko, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor of the Department of Nanotechnology, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Жакин Анатолий Иванович, доктор физикоматематических наук, профессор кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Anatoly I. Zhakin, Dr. of Sci. (Physics and Mathematics), Professor of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Кузьменко Александр Павлович, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник Регионального центра нанотехнологий
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Alexander P. Kuzmenko, Dr. of Sci. (Physics and Mathematics), Professor, Chief Researcher of the Regional Center for Nanotechnology
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Кузько Анна Витальевна, кандидат физикоматематических наук, доцент кафедры нанотехнологий, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Anna V. Kuzko, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor of the Department of Nanotechnology, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Прибылов Александр Александрович, студент направления подготовки нанотехнологии и микросистемная техника
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Alexander A. Pribylov, Student of the Direction of Training in Nanotechnology and Microsystem Technology
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Юшин Василий Валерьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры охраны труда и окружающей среды
ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040
Vasily V. Yushin, Cand. of Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor, Department of Occupational Safety and Environment
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Цель – изучить электрогидродинамические процессы зарядообразования в полиметилсилоксановом жидком теплоносителе между парой проволочных электродов с микро- и наноразмерно структурированными поверхностями после лазерного скрайбирования и магнетронного напыления.
Задачи. Установить режимы лазерного облучения и магнетронного напыления и создания развитых микро- и наноструктур на поверхности медных проволочных электродов и исследовать влияние морфологии поверхности электродов на вольт-амперные характеристики и электрогидродинамические процессы с парой проволочных электродов в диэлектрическом в полиметилсилоксановом жидком теплоносителе.
Методология. Методом лазерного скрайбирования проволочных медных электродов и последующего магнетронного нанесения на них магнетронных покрытий из Al, Cr, Ni, Pt, резистивной мишени и TiN создавалась развитая поверхность с микро- и наноразмерной структурой. Полученные поверхности электродов изучены с помощью сканирующей электронной микроскопии до и после применения в специальной ячейке для исследования электрогидродинамических процессов. Особенности зарядообразования в низковольтном режиме анализировались по вольт-амперным характеристикам, измеренным с помощью пикоамперметра.
Результаты. Для катодов из медных проволочных электродов, скрайбированных лазерным излучением и покрытых магнетронным напылением, вольт-амперные характеристики обнаруживают нелинейный рост, описываемый косвенно в высоковольтной части автоэмиссионным механизмом электропроводности. Нелинейный рост начинается с начального участка.
Вывод. Электрические поля, локализованные на вершинах структур, дополнительно возникающих при магнетронном напылении на микро- и наноструктурах, аблированной лазерным излучением поверхности электродов, приводит к преобладающей униполярной инжекции электронов с катода подобно автоэмиссионному, что может использоваться в разработке электроконвективных систем высокой производительности.
The purpose. The experimental detection of the effect of laser scribing and magnetron sputtering on the sign of charge formation of wire electrohydrodynamic electrode pairs immersed in a PMS-50 (polymethylsiloxane liquid coolant). Objectives. Determination of laser irradiation modes leading to the most developed microstructures on the surface of copper wire electrodes. Investigation of the presence and distribution density of self-organized structures into groups of nanostructures under irradiation. Obtaining anisotropy of current-voltage characteristics for different variants of cathode-anode pairs.
Methodology. The surface of wire copper electrodes was modified by laser scribing on the FMark-20RL marking complex with a power density in a laser beam pulse of about 4,8∙109 W / cm2 (with a pulse frequency of 100 kHz, a wavelength of 1060 nm). The surface structures of electrodes after treatment with a laser beam with a diameter of ~80 μm with a propagation step of 50-80 μm and obtained additionally by magnetron sputtering on a MVU TM Magna T setup were studied by scanning electron microscopy on a JEOL 6610lv SEM. The peculiarities of charge formation from the obtained modified electrodes were investigated by the method of current-voltage characteristics (I-V) using a Keithley 6487 picoammeter and a high voltage source Mantigora NT-6000R.
Results. For cathodes made of copper wire electrodes scribbled by laser radiation and coated with magnetron sputtering, the current-voltage characteristics reveal a nonlinear growth, which is described indirectly in the high-voltage part by the field emission mechanism of electrical conductivity. Nonlinear growth starts from the initial site.
Conclusion. Electric fields localized at the tops of structures additionally arising during magnetron sputtering on micro- and nanostructures, the surface of electrodes ablated by laser radiation, leads to a predominant unipolar injection of electrons from the cathode, similar to field emission, which can be used in the development of high-performance electroconvective systems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.