Плазменно-дуговой синтез углеродных и кремниевых наноструктур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Калеева Анжелика Алексеевна

• Калеева Анжелика Алексеевна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Калеева Анжелика Алексеевна

Введение

Глава 1 Генерация низкотемпературной плазмы для синтеза

наноструктур

1.1 Инструменты для плазмохимического синтеза наноструктур

1.1.1 Тлеющий разряд

1.1.2 Магнетронный разряд

1.1.3 Дуговой разряд

1.2 Теория электрической дуги

1.2.1 Электродуговые плазмотроны

1.2.2 Численное исследование температурных полей в плазмотроне постоянного тока

1.3 Описание различных видов наноструктур и методов их 31 синтеза

1.3.1 Углеродные наноструктуры

1.3.2 Кремниевые наноструктуры

1.4 Теоретические работы по исследованию формирования кремниевых наноструктур

1.5 Выводы по главе 1, цель и задачи исследования

Глава 2 Теория электрической дуги применительно к синтезу

наноструктур

2.1 Подходы к теоретическому описания дугового разряда

2.2 Результаты численных исследований

2.3 Выводы по главе

Глава 3 Электродуговой синтез углеродных наноструктур

3.1 Лабораторная установка для синтеза углеродных

наноструктур в аргоновой плазме

3.1.1 Вакуумная камера

3.1.2 Система вакуумирования и газоснабжения

3.1.3 Система газоснабжении

3.1.4 Система электрического питания

3.2 Организация электрической дуги

3.3 Синтез углеродных нанотрубок в дуговом разряде в аргоне

3.4 Электродуговой синтез графеновых чешуек

3.5 Выводы по главе

Глава 4 Синтез кремниевых наноструктур в электро - дуговой

аргоновой плазме

4.1 Создание кремниевых нанотрубок в электродуговом разряде

4.2 Синтез кремниевых наноструктур в аргоновой электродуговой плазме

4.3 Синтез кремниевых нанотрубок в микродуговой аргоновой плазме

4.4 Синтез кремниевых наноструктур в плазме дуги переменного тока

4.5 Выводы по главе

Заключение

Список используемых источников информации

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Плазменно-дуговой синтез углеродных и кремниевых наноструктур»

Введение

Актуальность темы исследования. Газоразрядная плазма является удобным инструментом для осуществления множества уникальных технологических процессов. В настоящее время газоразрядная плазма успешно применяется в газовых лазерах, плазмохимии, при нанесении защитных, декоративных, функциональных покрытий, в процессах электродуговой сварки, в электродуговых плазмотронах и во многих других технологических процессах. В одних случаях решающее значение имеет неравновесность плазмы (газовые лазеры, энергосберегающие осветительные приборы, плазмохимия, нанесение покрытий), в других случаях привлекательны высокие температуры, которые могут обеспечить электродуговые разряды (электродуговая сварка, плазмохимия, металлизация поверхности, утилизация вредных отходов). В отдельных случаях, например, для расплавления и испарения самых тугоплавких материалов электроразрядная плазма является единственным инструментом. Именно путем использования электродуговой плазмы в переходе веков были сделаны величайшие открытия последнего времени в области нанотехнологии: были синтезированы фуллерены и углеродные нано-трубки. Каждое из этих открытий было ознаменовано Нобелевской премией.

В последние годы активно ведутся исследования по использованию газоразрядной плазмы для получения различных полупроводниковых наноструктур. Однако, все еще существует немало нерешенных задач, для осуществления синтеза полупроводниковых наноструктур. Требуется провести комплексное, как теоретическое, так и экспериментальное, изучение условий влияющих на синтез наноструктур. Особое внимание следует уделить температурному полю дугового разряда, включая температуры самих электродов, стенок реакционной камеры. Зная эти данные, можно определить место, где возможен синтез той или иной наноструктуры. Большое значение имеет также расположение электродов, материалы электродов, плазмообразующий газ.

Поэтому актуальность темы диссертационной работы, посвященной как исследованиям электродуговой плазмы в процессах синтеза наноструктур, так и плазмохимическому синтезу углеродных и кремниевых наноструктур, заключена в совокупности научных данных об условиях синтеза полупроводниковых наноструктур, которая позволит осуществить технологический процесс синтеза наноструктур с заданными свойствами.

Степень разработанности. Особо активным изучением наноматериа-лов, их прочностных характеристик и дальнейшее использование их в промышленности, занимаются в таких университетах как; Томский государственный университет (В.Д. Кузнецов, М.А. Большанина, В.А. Преснов, Н.А. Прилежаева, В.А. Шваб, Г.А. Катаев, В.А. Скрипняк, С.А. Баранникова, С.А. Зелепугин, В.Е. Панин и т.д.) [1], Удмуртский государственный университет (А.Ю. Федотов, С.М. Решетников, М.Д. Кривилев, П.К. Галенко и т.д.) [2], Института теоретической и прикладной механики имени С.А. Христиановича СО РАН (А.Н. Черепанов, А.О. Колесников, Ю.С. Цивинская, В.П. Шапеев, В.Г. Щукин и т.д.) [3], Объединенный институт высоких температур РАН (Р.Х. Амиров, И.Н. Атаманюк, А.С. Тюфтяев, М.Б. Шавелкина, Е.И. Школьников т.д.) [4], Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (В.Я. Шевченко, Т.В. Хамова, О.А. Шилова, О.А. Рыжов, Л.Б. Матюшкин, В.А. Мошников, О.А, Александрова и т.д.) [5], Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева (П.В. Мокшин, В.С. Павельев, К.Н. Тукмаков, А.С. Решетников и т.д.) [6], Омский научный центр СО РАН (Л.В. Баранова, Б.Т. Байсова, В.И. Струнин и т.д.) [7]. В развитие научного направления механики наноструктур и нано-композитов, значительный вклад внесли А.М. Липанов и А.В. Вахрушев, а в разработке методов получения наноструктур можно выделить В.В. Леманова, А.Я. Вуля, Г.А. Дюжева, В.П. Будтова [8, 9].

Активное изучение наноструктур, а также развитие математических моделей в области нанотехнологий ведется зарубежными учеными, в частности в Китайской академии наук авторами: M. Kwauk, W. Wang, J. Li, N. Yang,

W. Ge, L. Wang, [10] сотрудниками Национального центра нанонауки и технологий в Пекине, в Факультете физики Юго-Восточного университета Нанкина, в Факультете физики и материаловедения Городского университета Гонконга и т.д. [11, 12]. Особый вклад в изучение формирования наноструктур также внесли ученые из Германии F. Roters, P. Eisenlohr, L. Hant-cherli, D.D. Tjahjanto, D. Raabe [13,14].

Несмотря на наличие различных способов синтеза наноструктур, многие из них либо непригодны для промышленного применения, либо не в состоянии обеспечить повторяемость результатов. Плазменные технологии синтеза полупроводниковых наноструктур, из - за небольшой электропроводности, вовсе слабо разработаны. Плазменно - дуговой метод получения наноструктур обладает большим потенциалом за счет возможностей промышленного масштабирования. Процесс наносборки не может быть надежным без точного контроля состава, размера и форм наноструктур, выращенных из плазмы. Нужно подобрать оптимальные параметры ионизированной газовой фазы, обеспечивающие предсказуемый и контролируемый процесс синтеза наноматериалов. Необходимо также сформулировать математическую модель дугового разряда, позволяющего синтезировать наноструктуры.

Объект и методы исследования. Электродуговая плазма в процессах синтеза наноструктур и плазменно-дуговой метод синтеза углеродных и кремниевых наноструктур в среде инертного газа с учетом внешних факторов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- разработана физико-математическая модель дугового разряда для синтеза углеродных и кремниевых наноструктур и проведены численные исследования по определению параметров плазмы дугового разряда;

- выявлены особенности формирования наноструктур в различных областях газоразрядной плазмы;

- впервые синтезированы кремниевые наноструктуры в дуговом разряде, обладающие специфической морфологией.

Теоретическая и практическая значимость. Разработанная теория электрической дуги позволяет рассчитать распределение основных характеристик разряда в межэлектродном пространстве и проектировать установку для синтеза углеродных и кремниевых наночастиц. Установлено, что параметры дуговой плазмы непосредственно влияют на формирование и рост определенных наноматериалов. Полученные расчетные кривые дают представление о координатах пространства, где с наибольшей вероятностью возможен синтез наноструктур.

Создана экспериментальная установка, позволяющая варьировать условия эксперимента при синтезе наночастиц.

Разработана технология, позволяющая вырастить углеродные и кремниевые наноструктуры различного строения за счет изменения внешних параметров, влияющих на морфологию.

Практическая ценность работы состоит в возможности применения разработанного метода для синтеза углеродных и кремниевых наноструктур.

Методология и методы исследования. Распределение основных параметров дуговой плазмы в межэлектродном и прилегающем пространстве определялось путем численных расчетов с использованием пакета программ Comsol Multyphysics. Теоретическая модель основана на полностью неравновесном приближении и включает в себя уравнения баланса концентраций заряженных частиц, уравнения баланса энергий электронов и тяжелой компоненты плазмы и уравнения Пуассона для описания самосогласованного электрического поля. В результате численного исследования системы уравнений, описывающей электродуговой разряд, получены пространственные распределения основных характеристик дугового разряда, таких как потенциал и напряженность электрического поля, концентрации электронов и ионов, температуры газа. Поскольку синтез любых наноструктур происходит только в определенном диапазоне температур и электрофизических параметров, то сформулированная модель и проведенные численные эксперименты являют-

ся удобным прогностическим инструментом, позволяющим наиболее эффективным способом организовывать реальный физический эксперимент.

Для экспериментальных исследований были собраны уникальные лабораторные установки, позволяющие варьировать внешними параметрами экспериментов для получения наноматериалов различного вида. Установка позволяла контролировать параметры синтеза наноструктур. Морфология синтезированных наноструктур изучалась с помощью сканирующей электронной микроскопии с элементным анализом.

Основные положения, выносимы на защиту:

1. Математическая модель дугового разряда, применительно к синтезу наноструктур углерода и кремния.

2. Результаты численных расчетов, по распределению в плазме межэлектродного пространства температурного поля, концентрации носителей заряда, потенциала и напряженности дугового разряда и реализованная с использованием программного обеспечения Comsol Multyphysics.

3. Результаты экспериментов, по созданию углеродных наноструктур в плазме дугового разряда. Данные сканирующей электронной микроскопии, дающие представление об уникальности синтезированных углеродных наноструктур.

4. Результаты экспериментов, по созданию кремниевых наноструктур различного строения, в плазменной среде дугового разряда. Способ организации микродугового разряда, для синтеза кремниевых наноматериалов. Данные сканирующей электронной микроскопии, с исследованием морфологии полученных образцов.

Степень достоверности. Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечиваются использованием современных методов проведения численных исследований, совпадением теоретических ожиданий с результатами проведенных экспериментов, систематическим характером проведенных исследований, сопоставлением результатов экспериментов с результатами других исследователей.

Апробация полученных результатов. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались на следующих конференциях:

- III Международная конференция: Газоразрядная плазма и синтез наноструктур, Казань, 2022;

- Международная молодежная научная конференция «XXV Туполев-ские чтения (школа молодых ученых)», Казань, 2021;

- Всероссийская (с Международным участием) конференция: Физика низкотемпературной плазмы «ФНТП-2020», Казань, 2020;

- I Всероссийская конференция с международным участием: Газоразрядная плазма и синтез наноструктур, Казань, 2020;

- XI Научно-техническая конференция: Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий, Казань, 2019;

- Международная молодежная научная конференция «XXIV Туполев-ские чтения (школа молодых ученых)», Казань, 2019;

- X Международная научно-техническая конференция: Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий, Казань, 2018;

- 2-я Международная конференция: Проблемы термоядерной энергетики и плазменные технологии, Москва, 2019;

- 14th International Conference "Gas Discharge Plasmas and Their Applications", Томск, 2019;

- Международная научная конференция: Нигматуллинские чтения, Казань, 2018;

- IX Научно-техническая конференция: Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий, Казань, 2017;

- VIII Международная научно-техническая конференция: Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы, Казань, 2017;

- VIII Научно-техническая конференция: Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий, Казань, 2016;

- Всероссийская конференция: Физика низкотемпературный плазмы «ФНТП-2017», Казань, 2017;

- VII Научно-техническая конференция: Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий, Казань, 2015;

- II Всероссийской научно-практической конференции с зарубежными участниками: Профессиональные коммуникации в научной среде - фактор обеспечения качества исследований, Москва, 2016;

- VI Научно-техническая конференция: Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий, Казань, 2014;

- Всероссийская студенческая научно-практическая конференция с международным участием: Актуальные проблемы науки в студенческих исследованиях, Секция 3 Естественно-научные аспекты научных исследований, Альметьевск, 2014.

Публикации. Материалы, по результатам проведенных исследований отражены в 52 научных публикациях, 7 из которых изданы в журналах, рекомендованных ВАК, 17 - в рецензируемых журналах, индексируемых в Scopus и Web of Science.

Личный вклад автора. Автору принадлежит определяющая роль в формулировании цели и задач исследования. Подготовка экспериментальных исследований, их проведение и описание представленных результатов были выполнены автором лично, под руководством научного руководителя д.ф.-м.н. Б.А. Тимеркаева. Результаты по численному моделированию и реализация поставленных теоретических задач в базе программ Comsol Multyphysics, а также их анализ проводился под руководством д.ф.-м.н. Б.А. Тимеркаева и соавторов. Автором лично выдвинуты защищаемые научные положения, сделаны выводы и даны рекомендации по практическому применению результатов.

Соответствие паспорту специальности. По тематике, методам исследования, предложенным новым научным положениям, диссертация соответствует паспорту специальности научных работников «Механика жидкости, газа и плазмы» по следующим пунктам:

п. 15 Тепломассоперенос в газах и жидкостях.

п. 16 Гидромеханика сред, взаимодействующих с электромагнитным полем. Динамика плазмы.

п. 17 Экспериментальные методы исследования динамических процессов в жидкостях и газах.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация объемом 137 страниц состоит из введения и 4 глав, заключения, списка используемых источников информации, приложения. Работа содержит 50 рисунков и 2 таблицы. Список используемых источников информации включает 163 наименований.

Благодарности. Автор выражает особую благодарность и признательность научному руководителю - наставнику, доктору физико-математических наук, профессору Тимеркаеву Борису Ахуновичу, за неоценимую помощь и содействие при написании данной диссертационной работы.

Финансовая поддержка. Исследование выполнено при финансовой поддержке по Соглашению № 075-03-2023-032 от 16.01.2023 г. (шифр FZSU-2023-0004) между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации и КНИТУ-КАИ.

Глава 1 Генерация низкотемпературной плазмы для синтеза

наноструктур

В данной главе описаны различные способы генерации низкотемпературной плазмы для возможности синтеза наноструктур различных материалов. Представлены различные инструменты для плазмохимического синтеза наноструктур с описанием их преимуществ и недостатков. Подробно рассмотрены основные виды разрядов, используемые для генерации низкотемпературной плазмы в процессе синтеза наноструктур, такие как: тлеющий разряд, магнетронный разряд, дуговой разряд. Приведена классическая теория электрической дуги и описаны методы решения основных уравнений дугового разряда. Особая роль в главе уделена описанию различных видов наноструктур и методов их синтеза, подробнее описаны углеродные и кремниевые наноструктуры. Сформулирована основная цель диссертационной работы и выделены задачи исследования.

1.1 Инструменты для плазмохимического синтеза наноструктур

Плазма - это ионизированный газ, состоящий из сложной среды заряженных частиц, молекул нейтрального газа, ультрафиолетового излучения, электрических полей и реакционноспособных частиц. Низкотемпературная плазма очень слабо ионизирована; электроны, которые могут иметь температуру около 104 К и управлять плазменными процессами, составляют очень малую долю плазмы (< 0,1 %). Основная часть плазмы состоит в основном из фоновых нейтральных газовых атомов и молекул, и из - за неэффективной передачи энергии между легкими электронами и «тяжелыми» нейтральными частицами основная окружающая среда плазмы остается при комнатной температуре.

Газоразрядная плазма находит все больше и больше применений, и объясняется это тем, что в газоразрядной плазме интенсифицируются хими-

ческие реакции, обеспечивается неравновесность плазмы, достигаются высокие значения газовой температуры, и многое другое, которые делают газоразрядную плазму привлекательной для многих приложений. Различные параметры плазмы, такие как, температура газа, электронная температура, приведенная напряженность электрического поля, давление, химический состав газа, могут быть легко изменены путем организации того или другого вида разряда. Например, в зависимости от поставленной задачи могут применяться дуговые разряды, высокочастотные разряды, тлеющий разряд, магнетрон-ный разряд и другие виды. Применение того или иного разряда зависит от давления газа, рода газа, диапазона температуры, токов и напряжений.

Теория газоразрядной плазмы была разработана А. фон Энгелем и М. Штеенбеком [15], а затем углублена Л. Лебом, Д. Таунсендом, Д.Д. Томсо-ном, Н.А. Капцовым [16, 17], В.Л. Грановским [18] и Ю.П. Райзером [19]. За последние несколько десятилетий наука о плазме и ее применение достигли большого прогресса.

Рассмотрим более подробно тлеющий и дуговой разряды, которые наиболее эффективно применятся в плазмохимии, газовых лазерах, в сварке, электродуговых плазмотронах и синтезе наноструктур.

1.1.1 Тлеющий разряд

Исключительные особенности тлеющего разряда, такие как холодный катод, высокое напряжение, низкие давления и температуры, сильная неравновесность делают его уникальным инструментом для синтеза многих видов наноструктур. Температура тлеющего разряда лишь немного отличается от комнатной температуры. В то же время температура электронов в тлеющем разряде может достигать сотни тысяч градусов. Такие электроны могут привести к ионизации молекул газа, к их возбуждению, а также инициировать многочисленные плазмохимические реакции, в том числе, разбиение молекул на атомы. Эти атомы, впоследствии, могут собираться в наноструктуры. От-

личительным признаком тлеющего разряда является существование катодного слоя с большим положительным объемным зарядом, сильным полем у поверхности.

Положительный столб тлеющего разряда постоянного тока представляет собой слабоионизированную неравновесную плазму, поддерживаемую электрическим полем. В положительном столбе реализовываются идеальные условия для синтеза различных нанострукур из газовой фазы.

Обычно различают нормальный тлеющий разряд и аномальный тлеющий разряд. Нормальный тлеющий разряд характеризуется горизонтальной вольтамперной характеристикой. Увеличение силы тока происходит только за счет вовлечения в разрядный процесс большей поверхности катода. Другими словами, в нормальном тлеющем разряде плотность тока на катоде является постоянной величиной, и увеличение тока происходит только за счет увеличения площади катода, покрытой катодным свечением. В этом случае катодное падение потенциала не зависит ни от давления, ни от силы тока.

При дальнейшем увеличении силы тока поверхность катода может быть покрыта катодным свечением полностью. После этого возрастание силы тока возможно лишь за счет возрастания плотности тока. Такой разряд называют аномальным разрядом.

В аномальных разрядах благодаря аномальной плотности тока происходит аномальное возрастание катодного падения. В таком виде разряда разность потенциалов между электродами при увеличении тока вначале остается постоянной или даже может падать, а затем начинает расти. В зависимости от плотности тока и давления изменяется и толщина катодного пространства. Вследствие большого положительного заряда перед катодом образуется аномальное катодное падение. Катодное падение должно возрастать вместе с плотностью тока. Но если катодное падение остается неизменным, то, при большей плотности тока, должна уменьшаться длина катодного пространства. Однако, возможное уменьшение расстояния, влечет за собой уменьшение числа образующихся ионов, которые при падении на катод создают по-

ток первичных электронов. Для поддержания аномального разряда необходимо увеличить катодное падение потенциала, которое позволяет нивелировать недостаток электронов. Однако, большая разность потенциалов может оказать двоякое влияние на процессы ионизации между электродами:

1) при больших скоростях и уменьшения вероятности ионизации, аномальное катодное падение может уменьшить ионизацию первичными электронами;

2) ионизация образовавшимися в объеме вторичными электронами, возрастает, вследствие увеличения числа вторичных электронов, которые получили в электрическом поле достаточную энергию. Также нарастанию ионизации будет способствовать возрастающая поверхностная ионизация положительными ионами.

1.1.2 Магнетронный разряд

Магнетронный разряд уже многие годы успешно применяется для нанесения покрытий на любые поверхности путем распыления материала катода. При бомбардировке катода высокоэнергичными ионами происходит выбивание атомов катода. Эти атомы получают энергию и могут долететь до подложки. Таким образом, на подложке атом за атомом будет нарастать покрытие из атомов катода.

Для успешного осуществления нанесения покрытий таким способом необходим высокий вакуум. Длина свободного пробега испущенных катодом нейтральных атомов должна быть несколько раз больше расстояния от катода до подложки. Иначе атомы катода, выбитые падающим на катод ионом газа, не долетят до подложки. Столкнувшись с атомами газа, они разлетятся в разные стороны, смешаются с атомами газа и покрытия практически не будет. В то же время для существования тлеющего разряда, как было упомянуто в предыдущем параграфе, необходимо несколько ионизирующих столкновений электронов с атомами газа только в катодном слое. В противном слу-

чае разряд не осуществляется. Как раз наличие магнитного поля позволяет разрешить эту принципиальную проблему.

Наличие внешнего магнитного поля приводит к тому, что электроны будут двигаться по сложным траекториям. Существование одновременно и электрического и магнитного полей будет искривлять траекторию движения электронов. Они будут проходить в плазме гораздо большую длину пути, чем в обычных тлеющих разрядах, что приведет к увеличению вероятности ионизационных столкновений. При соответствующем подборе величины магнитного поля и давления газа электроны будут оставаться вблизи катода до осуществления нескольких актов ионизации, обеспечивая тем самым высокий поток ионов к катоду. Ионы, из - за их большей массы по сравнению с электронами, меньше подвержены влиянию магнитного поля, так как для них ларморовский радиус в сотни раз меньше ларморовского радиуса электронов. Поэтому они падают на поверхность катода практически перпендикулярно с точки своего рождения. Для увеличения технологичности процесса нанесения покрытий более привлекательно наличие потока на катод большего количества ионов газа, так как при этом будет образован также большой поток атомов из катода. Бомбардировка катода большим количеством ионов увеличивает также и вторичную эмиссию электронов, так как более высокий поток ионов на катод порождает большую эмиссию электронов по сравнению с обычными тлеющими разрядами [20]. Следовательно, из - за усиленной ионизации и вторичной электронной эмиссии магнетрон обычно работает при более высоких токах (обычно 1 А), более низких напряжениях (~ 500 В) и давлениях (обычно около 1 Па), по сравнению с обычным тлеющим разрядом. Величина магнитного поля лежит в диапазоне (0,01 - 0,1) Тл [21].

При этом распыленные атомы менее подвержены различным столкновениям в плазме из - за пониженного давления, и они легко попадают на подложку, не испытав столкновений в плазме. Распыление материала катода и последующее их попадание на подложку при соответствующей подготовке поверхности подложки может позволить нарастить специально ориентиро-

ванные нанотрубки или другие нанообразования, нанести алмазоподобные покрытия и многое другое.

1.1.3 Дуговой разряд

Электродуговой разряд или электрическая дуга является уникальным инструментом для создания высококонцентрированного потока паров атомов вещества, которые можно нанести на различные поверхности.

Классическое описание электрической дуги - это вид самостоятельного разряда, в котором электрический разряд и происходящие в нем явления сосредоточены в ярко светящемся узком плазменном шнуре. Если располагать электроды дугового разряда в горизонтальном положении, то разрядный шнур под действием восходящего потока нагретого разрядом газа принимает форму дуги.

В 1802 г. российским ученым В.В. Петровым была открыта электрическая дуга. Электрическую дугу еще называют - вольтовой дугой. В честь изобретателя «вольтова столба» Алессандро Вольта. Электрическая дуга начала использоваться в качестве яркого источника света благодаря вольтовому столбу. В дуговом разряде образуется среда, являющейся разновидностью четвёртой формы состояния вещества - плазмы, которая состоит из ионизированного газа. За счет присутствия свободных электрических носителей зарядов обеспечивается хорошая проводимость дуги.

Изобретение в 1876 году П.Н. Яблочковым угольной дуговой лампы положило начало широкого применения электрической дуги, состоящей из двух электродов. Электроды были угольными, устанавливались вертикально и были разделены гипсом, эта конструкция называлась «свечой Яблочкова».

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Калеева Анжелика Алексеевна, 2023 год

Список используемых источников информации

1. Панин, В.Е. Наноструктурирование поверхностных слоев и нанесение наноструктурных покрытий / В.Е. Панин, В.П. Сергеев, А.В. Панин. // Томск: Изд-во ТПУ, 2008. T. 285. C. 52-54.

2. Вахрушев, А.А. Получение наночастиц путем конденсации К-фазы из жидких и газообразных сред / А.А. Вахрушев, А.Ю. Федотов // Нанотехноло-гии и наноматериалы: сб. тез. докл. школы-семинара "КоМУ-2005", 5-8 декабря 2005 г. Ижевск, 2005. С. 18.

3. Cherepanov, A.N. Crystallization dynamics of metallic droplet modified with nanoinoculators at its impact with substrate / A.N. Cherepanov, V.N. Popov, O.P. Solonenko // Thermophysics and Aeromechanics. 2010, Vol. 17. P. 383-390.

4. Амиров, Р.Х. Наносистемы, синтез углеродных наноструктур в плаз-моструйном реакторе / Р.Х. Амиров, И.Н. Атаманюк, А.С. Тюфтяев, М.Б. Шавелкина, Е.И. Школьников // РЭНСИТ, 2015. Т. 7. № 2. С. 112-119.

5. Александрова, О.А. Наночастицы, наносистемы и их применение. Ч.1. Коллоидные квантовые точки / О.А. Александрова, Д.М. Галиева, А.О. Дро-бинцева, И.М. Кветной, Ю.С. Крылова, Д.С. Мазинг, Л.Б. Матюшкин, В.А. Мошников, С.Ф. Мусихин, В.О. Полякова, О.А. Рыжов, А.А. Щеглова // Уфа: Аэтерна, 2015. 236 с.

6. Pavelyev, V.S. Silicon subwavelength axicons for terahertz beam polarization transformation V.S. Pavelyev, S.A. Degtyarev, K.N. Tukmakov, an ell. // Journal of Physics Conference Series, V. 1745. P. 012022.

7. Баранова, Л.В. Профиль распределения элементов по глубине тонких пленок нитрида алюминия при магнетронном формировании / Л.В. Баранова, Б.Т. Байсова, В.И. Струнин // III Международная конференция «Газоразрядная плазма и синтез наноструктур»: сборник трудов, Казань: Бук, 2-5 декабря 2023. С. 293 - 299.

8. Дюжев, Г.А. Способ получения фуллеренсодержащей сажи и устройство для его осуществления / Г.А. Дюжев, И.В. Басаргин, Б.М. Филиппов, Н.И.

Алексеев, Д.В. Афанасьев, А.А. Богданов // Патент РФ № 2234457. С2 МПК С 01 В 31/02. Приоритет 01.06.2001. БИ 20.08.2004.

9. Афанасьев, Д.В. Образование фуллеренов в дуговом разряде / Д.В. Афанасьев, И.А. Блинов, А.А. Богданов, Г.А. Дюжев, В.И. Каратаев, А.А. Кругли-ков // Журн. технич. физики, 1994. Т. 64. С. 76-90.

10. Ge W. Meso-scale oriented simulation towards virtual process engineering (VPE)—the EMMS paradigm / W. Ge, W. Wang, N. Yang, J. Li, M. Kwauk, F. Chen, J. Chen, X. Fang, L. Guo // Chemical Engineering Science, 2013. V. 66. P. 4426-4458.

11. Research Report on Chinese Nigh-Tech Industries. U.S. China Economic and Security Review Commission. Prepared by NSD Bio Group, LLC. January 2009.

12. Kong F. Optical emission from nano-poly[2-methoxy-5-(2'-ethyl-hexyloxy)-p-phenylene vinylene] arrays / F. Kong, X.L. Wua, G.S. Huang, Y.M. Yang, R.K. Yuan // Journal of Applied Physics, 2005. V. 98. P. 074304.

13. Roters, F. Overview of constitutive laws, kinematics, homogenization and mul-tiscale methods in crystal plasticity finite-element modeling: Theory, experiments, applications / F. Roters, P. Eisenlohr, L. Hantcherli, D.D. Tjahjanto, T.R. Bieler, D. Raabe // Acta materialia, 2015. V. 58. № 4. P. 1152-1211.

14. Eisenlohr, P. A spectral method solution to crystal elasto-viscoplasticity at finite strains / P. Eisenlohr, M. Diehl, R.A. Lebensohn, F. Roters // International Journal of Plasticity, 2013. V. 46. P. 37-53.

15. Энгель, А. Физика и техника электрического разряда в газах. Том 1. Основные законы / А. Энгель, М. Штеенбек // Пер. с нем. М.: ОНТИ НКТП, 1935. 251 с.

16. Капцов, Н.А. Электрические явления в газах и вакууме / Н.А. Капцов // М.- Л.: ОГИЗ государственное издание технико-теоретической литературы, 1947. 821 с.

17. Лёб, Л. Основные процессы электрических разрядов в газах / Л. Лёб // Пер. с англ. М., Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1950. 672 с.

18. Грановский, В.Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток / В.Л. Грановский // М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1971. 543 с.

19. Райзер, Ю.П. Физика газового разряда / Ю.П. Райзер // М.: Наука, 1987. 592 с.

20. Ho, P. Glow-discharge synthesis of silicon nitride precursor powders / P. Ho, R.J. Buss, R.E. Loehman // Journal of Materials Research. 1989. Vol. 4. P. 873881.

21. Pekker, L. On the theory of low-pressure magnetron glow discharges / L. Pek-ker, S.I. Krashennikov // Phys. Plasmas, 2000. Vol. 7. P. 382-390.

22. Степанов, А.П. Одномерные модели электрической сварочной дуги / А.П. Степанов, Ю.В. Сотокина, С.А. Чернова // Вестник инженерной школы ДВФУ, 2013. № 2 (15). C. 32-40.

23. Лесков, Г.И. Электрическая сварочная дуга / Г.И. Лесков // М.: Машиностроение, 1970. 335 с.

24. Chazelas, C. Main issues for a fully predictive plasma spray torch model and numerical considerations / C. Chazelas, J.P. Trelles, I. Choquet, A. Vardelle // Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2017. Vol. 37. P. 627-651.

25. Chang, C.H. Numerical simulations of argon plasma jets flowing into cold air / C.H. Chang, J.D. Ramshaw // Plasma Chemistry and Plasma Processing, 1993. Vol. 13. P. 189-209.

26. Li, H.P. Three-dimensional modeling of the turbulent plasma jet impinging upon a flat plate and with transverse particle and carrier-gas injection / H.P. Li, X. Chen // Plasma Chemistry and Plasma Processing, 2002. Vol. 22. P. 27-58.

27. Ramachandran, K. 3D modeling of plasma-particle interactions in a plasma jet under dense loading conditions // K. Ramachandran, N. Kikukawa, H. Nishiyama // Thin Solid Films, 2003. Vol. 435. P. 298-306.

28. J.P. Trelles, C. Chazelas, A. Vardelle, and J.V.R. Heberlein, Arc plasm torch modeling, Journal of Thermal Spray Technology, 2009, 18, No. 5/6, 728-752.

29. Saifutdinov, A.I. Numerical Simulation of Temperature Fields in a Direct-Current Plasmatron / A.I. Saifutdinov, B.A. Timerkaev, A.R. Ibragimov // Technical Physics Letters, 2018. Vol. 44, № 2. P. 164-166.

30. El-Zein, A. New approach to breakdown equation in gases based on energy concept from inception stage to arc condition / A. El-Zein, M. Talaat, A. Samir // Vacuum, 2021. Vol. 194. 110614.

31. Солнцев, Ю.П. Нанотехнологии и специальные материалы / Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин, С.А. Вологжанина, А.П. Петкова // Учебное пособие для вузов. СПб: ХИМИЗДАТ, 2009. 336 с.

32. Yan, H. Self-assembled DNA structures for nanofabrication / H. Yan, P. Yin, S.H. Park, H. Li, L. Feng, X. Guan, D. Liu, J.H. Reif, T.H. LaBean // Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, 2004. P. 1-9.

33. Hens, Z. Ligands for Nanoparticles / Z. Hens, I. Moreels, B. Fritzinger, J.C. Martins // Comprehensive Nanoscience and Technology, 2011. Vol. 5. P. 21-49.

34. Андриевский, Р.А. Наноструктурные материалы // Р.А. Андриевский, А.В. Рагуля // Учебное пособие для студентов Высших учебных заведений. М.: изд. Центр «Академия», 2005. 192 с.

35. Suzdalev, I.P. Dimensional effects and intercluster interactions in nanosystems / I.P. Suzdalev // Russian Journal of General Chemistry, 2002. Vol. 72. P. 551568.

36. Shevchenko, V.Y. The structural diversity of the nanoworld / V.Y. Shevchen-ko, A.E. Madison, V.E. Shudegov // Glass Physics and Chemistry, 2003. Vol. 29. P. 577-582.

37. Tiwari, J.N. Zero-dimensional, one-dimensional, two-dimensionaland three-dimensional nanostructured materials for advanced electrochemical energy devices / J.N. Tiwari, R.N. Tiwari, K.S. Kim // Progress in Materials Science, 2012. Vol. 57, P. 724-803.

38. Shrestha, L.K. Fullerene nanoarchitectonics: From zero to higher dimensions / L.K. Shrestha, Q. Ji, T. Mori, K. Miyazawa, Y. Yamauchi, J.P. Hill, K. Ariga // Chemistry - An Asian Journal, 2013. Vol. 8. P. 1662-1679.

39. Maynard, A.D. Assessing exposure to airborne nanomaterials: Currentabilities and future requirements / A.D. Maynard, R.J. Aitken // Nanotoxicology, 2007. Vol. 1. P. 26-41.

40. Puzyn, T. Nanomaterials - the next great challenge for qsar modelers / T. Puzyn, A. Gajewicz, D. Leszczynska, J. Leszczynski // Recent Advances in QSAR Studies, 2009. Vol. 8. P. 383-409.

41. Yadav, T. Mechanical Milling: a Top Down Approach for the Synthesis of Nanomaterials and Nanocomposites / T. Yadav, R. Yadav, D. Singh // Nanoscience and Nanotechnology, 2012. Vol. 2. P. 22-48.

42. Lyu, H. Ball-milled carbon nanomaterials for energy and environmental applications / H. Lyu, B. Gao, F. He, C. Ding, J. Tang and J. C. Crittenden // ACS Sustainable Chem. Eng., 2017. Vol. 5. P. 9568-9585.

43. Szabo, Z. Regular ZnO nanopillar arrays by nanosphere photolithography / Z. Szabo, J. Volk, E. Fulop, A. Deak, I. Barsony // Photonics and Nanostructures-Fundamentals and Applications, 2013. Vol. 11. P. 1-7.

44. Xu, K. High-resolution scanning probe lithography technology: a review / K. Xu, J. Chen // Applied Nanoscience, 2020. Vol. 10. P. 1013-1022.

45. Matsumoto, R. Maskless patterning of gallium-irradiated superconducting silicon using focused ion beam / R. Matsumoto, S. Adachi, E. H. S. Sadki, S. Yama-moto, H. Tanaka, H. Takeya, Y. Takano // ACS Appl. Electron. Mater., 2020. Vol. 2. P. 677-682.

46. Garg, V. Facile fabrication of functional 3D micro-nano architectures with focused ion beam implantation and selective chemical etching / V. Garg, R.G. Mote, J. Fu // Appl. Surf. Sci., 2020. Vol. 526. P. 146644.

47. Ayyub, P. Synthesis of nanocrystalline material by sputtering and laser ablation at low temperatures / P. Ayyub, R. Chandra, P. Taneja, A. K. Sharma, R. Pinto // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process., 2001. Vol. 73. P. 67-73.

48. Son, H.H. Capillary wicking effect of a Cr-sputtered superhydrophilic surface on enhancement of pool boiling critical heat flux / H.H. Son, G.H. Seo, U. Jeong, D.Y. Shin, S. J. Kim // Int. J. Heat Mass Transfer, 2017. Vol. 113. P. 115-128.

49. Wender, H. Sputtering deposition of nanoparticles onto liquid substrates: Recent advances and future trends / H. Wender, P. Migowski, A.F. Feil, S.R. Teixei-ra, J. Dupont // Coord. Chem. Rev., 2013. Vol. 257. P. 2468-2483.

50. Munoz-Garcia, J. Self-organized surface nanopatterning by ion beam sputtering / J. Munoz-Garcia, L. Vazquez, R. Cuerno, J.A. Sanchez-Garcia, M. Castro, R. Gago // Toward Functional Nanomaterials, 2009. P. 323-398.

51. Nam, J.H. Room-temperature sputtered electrocatalyst WSe2 nanomaterials for hydrogen evolution reaction / J.H. Nam, M.J. Jang, H.Y. Jang, W. Park, X. Wang, S. M. Choi, B. Cho // J. Energy Chem., 2020. Vol. 47. P. 107-111.

52. Nie, M. Formation of metal nanoparticles by short-distance sputter deposition in a reactive ion etching chamber / M. Nie, K. Sun, D.D. Meng // J. Appl. Phys., 2009. Vol. 106. P. 054314.

53. Park, H. Synthesis of ultra-small palladium nanoparticles deposited on cds na-norods by pulsed laser ablation in liquid: role of metal nanocrystal size in the pho-tocatalytic hydrogen production / H. Park, D.A. Reddy, Y. Kim, S. Lee, R. Ma, T.K. Kim // Chem. - A Eur. J., 2017. Vol. 23. P. 13112-13119.

54. Dai, L. Multilayer carbon nanotube films and method of making the same / L. Dai, S. Huang // US Patent № 6808746. 2004.

55. Zhang, J. Superoleophobic coatings with ultralow sliding anglesbased on silicone nanofilaments / J. Zhang, S. Seeger // Angew. Chem. Int. Ed., 2011 Vol. 50. P. 6652-6656.

56. Zhang, D. Controllable synthesis of carbon nanomaterials by direct current arc discharge from the inner wall of the chamber / D. Zhang, K.Ye, Y. Yao, F. Liang, T. Qu, W. Ma, B. Yang, Y. Dai, T. Watanabe // Carbon, 2019. Vol. 142. P. 278-284.

57. Li, N. Large scale synthesis of N-doped multi-layered graphene sheets by simple arc-discharge method / N. Li, Z. Wang, K. Zhao, Z. Shi, Z. Gu, S. Xu // Carbon, 2010. Vol. 48. P. 1580-1585.

58. Wu, Z.-S. Synthesis of Graphene Sheets with High Electrical Conductivity and Good Thermal Stability by Hydrogen Arc Discharge Exfoliation / Z.-S. Wu, W.

Ren, L. Gao, J. Zhao, Z. Chen, B. Liu, D. Tang, B. Yu, C. Jiang, H.-M. Cheng // ACS Nano, 2009. Z.-S. Vol. 3. P. 411-417.

59. Kroto, H.W. C 60: Buckminsterfullerene / H.W. Kroto, J.R. Heath, S.C. Obri-en, R.F. Curl, R.E. Smalley // Nature, 1985. Vol. 318. P. 162-163.

60. Henson, R.W. The history of carbon 60 or buckminsterfullerene / R.W. Hen-son, P.A. Thrower // Carbon, 1999. Vol. 37. № 11. P. 1677-1678.

61. Kratschmer, W. Solid C60: a new form of carbon / W. Kratschmer, L.D. Lowell, K. Fostiropoulos, H.R. Donald // Nature, 1990. Vol. 347. P. 354-358.

62. Li, Y. Structures and stabilities of C 60-rings / Y. Li, Y. Huang, D. Shixuan, L. Ruozhuang // Chemical Physics Letters, 2001. Vol. 335. P. 524-532.

63. Qiao, R. Translocation of C60 and its derivatives across a lipid bilayer R. Qiao, A.P. Roberts, A.S. Mount, S.J. Klaine, P.C. Ke // Nano Letters, 2007 Vol. 7. P. 614-619.

64. Lieber, C.M. Solid state physics - advances in research and applications / C.M. Lieber, C.C. Chen // Academic Press, 1994. Vol. 48. P. 109-148.

65. Wippermann, S. High-pressure core structures of Si nanoparticles for solar energy conversion / S. Wippermann, M. Voros, D. Rocca, A. Gali, G. Zimanyi, G. Galli // Phys Rev Lett., 2013. Vol. 110. P. 046804.

66. Conibeer, G. Silicon nanostructures for third generation photovoltaic solar cells / G. Conibeer, M. Green, R. Corkish, Y. Cho, E.C. Cho, C.W. Jiang, T. Fang-suwannarak, E. Pink, Y.D. Huang, T. Puzzer, T. Trupke, B. Richards, A. Shalav, K.L. Li // Thin Solid Films, 2006. Vol. 511. P. 654-662.

67. Mirabella, S. Light absorption in silicon quantum dots embedded in silica / S. Mirabella, R. Agosta, G. Franzo, I. Crupi, M. Miritello, R.L. Savio, M.A. Stefano, S. Marco, F. Simone, A. Terrasi // J. Appl. Phys., 2009. Vol. 106. P. 103505.

68. Ma, J. In situ grown size-controlled silicon nanocrystals: A p type nanocrystal-line-Si:H/a-SiCx:H superlattice (p-nc-Si:H/a-SiCx:H) approach / J. Ma, J. Ni, J.J. Zhang, Q. Liu, G.F. Hou, X.L. Chen, X.D. Zhang, Y. Zhao // Sol. Energ. Mat. Sol. C., 2014. Vol. 123. P. 228-232.

69. Magasinski, A. High-performance lithium-ion anodes using a hierarchical bottom-up approach / A. Magasinski, P. Dixon, B. Hertzberg, A. Kvit, J. Ayala, G. Yushin // Nature Materials, 2010. Vol. 9. P. 353-358.

70. Kim, H. A critical size of silicon nano-anodes for lithium rechargeable batteries / H. Kim, M. Seo, M.H. Park, J. Cho // Angewandte Chemie International Edition, 2010/ Vol. 49. P. 2146-2149.

71. Park, N.M. Band gap engineering of amorphous silicon quantum dots for light-emitting diodes / N.M. Park, T.S. Kim, S.J. Park // Appl. Phys. Lett., 2001. Vol. 78. P. 2575-2577.

72. Kim, T.Y. Quantum confinement effect of silicon nanocrystals in situ grown in silicon nitride films / T.Y. Kim, N.M. Park, K.H. Kim, G.Y. Sung, Y.W. Ok, T.Y. Seong, C.J. Choi // Appl. Phys. Lett., 2004. Vol. 85. P. 5355-5357.

73. Canham, L. Silicon quantum wire array fabrication by electrochemical and chemical dissolution of wafers / L. Canham // Appl.Phys.Lett., Vol. 57. 1990. P. 1046.

74. John, G. Effective exponent for the size dependence of luminescence in semiconductor nanocrystallites / G. John, V. Singh // Phys. Rev., 1995. Vol. 263. P. 3.

75. Munzer, H.J. Local field enhancement effects for nanostructuring of surfaces / H.J. Munzer, M. Mosbacher, M. Bertsch, J. Zimmermann, P. Leiderer, J. Boneberg // Journal of microscopy, 2001. Vol. 202. P. 129-135.

76. Takeda, K. Theoretical possibility of stage corrugation in Si and Ge analogs of graphite / K. Takeda, K. Shiraishi // Physical Review B, 1994. Vol. 50. 1491614922.

77. Guzman-Verri, G.G. Electronic structure of silicon-based nanostructures / G.G. Guzman-Verri, L.C Lew Yan Voon // Physical review. B, Condensed matter., 2011. Vol. 76. P. 1-12.

78. Drummond, N.D. Electrically tunable band gap in silicene / N.D. Drummond, V. Zolyomi, V.I. Falko // Phys. Rev. B, 2012. Vol. 85. P. 075423.

79. Liu, C.-C. Quantum spin hall effect in silicene and two-dimensional germanium / C.-C. Liu, W. Feng, Y. Yao // Phys. Rev. Lett., 2011. Vol. 107. P. 076802.

80. Zhou, M. Strain-engineered surface transport in Si(001): complete isolation of the surface state via tensile strain / M. Zhou, Z. Liu, Z.F. Wang, Z. Bai, Y. Feng, M.G. Lagally, F. Liu // Phys. Rev. Lett., 2013. Vol. 111. P. 246801.

81. Xu, C. Giant magnetoresistance in silicene nanoribbons / C. Xu, G. Luo, Q. Liu, J. Zheng, Z. Zhang, S. Nagase, Z. Gao, J. Lu // Nanoscale, 2012. Vol. 4. P. 3111-3117.

82. Vogt, P. Silicene: compelling experimental evidence for graphenelike two-dimensional silicon / P. Vogt, P. Padova, C. Quaresima, J. Avila, E. Frantzeskakis, M.C. Asensio, A. Resta, B. Ealet, G. Le Lay // Physical Review Letters, 2012. Vol. 108. P. 155501.

83. Meng, L. Buckled silicene formation on Ir (111) / L. Meng, Y. Wang, L. Zhang, S. Du, R. Wu, L. Li, Y. Zhang, G. Li, H. Zhou, W. A Hofer, H.-J. Gao // Nano Letters, 2013. Vol. 13. P. 685-690.

84. Aghaei, S.M. Band gap tuning of armchair silicene nanoribbons using periodic hexagonal holes / S.M. Aghaei, I. Calizo // Journal of Applied Physics, 2015. Vol. 118. P. 104304.

85. Liu, J. New Layered triazine framework/exfoliated 2D polymer with superior sodium-storage properties / J. Liu, P. Lyu, Y. Zhang, P. Nachtigall, Y. Xu // Advanced Materials, 2018. Vol. 30. P. 1705401.

86. Chan, C.K. Solution-grown silicon nanowires for lithium-ion battery anodes / C.K. Chan, R.N. Patel, M.J. O'Connell, B.A. Korgel, Y. Cui // ACS Nano, 2010. Vol. 4. P. 1443-1450.

87. Wu, H. Stable cycling of double-walled silicon nanotube battery an- odes through solid-electrolyte interphase control / H. Wu, G. Chan, J.W. Choi, I. Ryu, Y. Yao, M.T. McDowell, S.W. Lee, A. Jackson, Y. Yang, L.B. Hu, Y. Cui // Nat. Nanotechnol., 2012. Vol. 7. P. 309-314.

88. Kim, W.S. Scalable synthesis of silicon nanosheets from sand as an anode for Li-ion batteries / W.S. Kim, Y. Hwa, J.H. Shin, M. Yang, H.J. Sohn, S.H. Hong // Nanoscale., 2014. Vol. 6. P. 4297-4302.

89. Zhang, L. A yolk-shell structured silicon anode with superior conductivity and high tap density for full lithium-ion batteries / L. Zhang, C. Wang, Y. Dou, N. Cheng, D. Cui, Y. Du, P. Liu, M. Al-Mamun, S. Zhang, H. Zhao // Angew. Chem. Int. Ed., 2019. Vol. 58. P. 8824-8828.

90. An, Y.L. Porosity- and graphitization-controlled fabrication of nanoporous silicon, carbon for lithium stor- age and its conjugation with mxene for lithium-metal anode/ Y.L. An, Y. Tian, H. Wei, B.J. Xi, S.L. Xiong, J.K. Feng, Y.T. Qian // Adv. Funct. Mater., 2019. Vol. 30. P. 1908721.

91. Ge, M.Y. Scalable preparation of porous silicon nanoparticles and their application for lithium-ion battery anodes / M.Y. Ge, J.P. Rong, X. Fang, A.Y. Zhang, Y.H. Lu, C.W. Zhou // Nano Res., 2013. Vol. 6. P. 174-181.

92. Lin, D.C. A high tap density secondary silicon particle anode fabricated by scalable mechan- ical pressing for lithium-ion batteries / D.C. Lin, Z.D. Lu, P.C. Hsu, H.R. Lee, N. Liu, J. Zhao, H.T. Wang, C. Liu, Y. Cui // Energy Environ. Sci., 2015. Vol. 8. P. 2371-2376.

93. Jiang, Y.Z. Ultrafast, highly reversible, and cycle-stable lithium storage boosted by pseudocapacitance in Sn- based alloying anodes / Y.Z. Jiang, Y. Li, P. Zhou, Z.Y. Lan, Y.H. Lu, C.Z. Wu, M. Yan // Adv. Mater., 2017. Vol. 29. doi: 10.1002/adma.201606499 .

94. Garg, V. Facile fabrication of functional 3D micro-nano architectures with focused ion beam implantation and selective chemical etching / V. Garg, R.G. Mote, J. Fu // Applied Surface Science, 2020. Vol. 526. P. 146644.

95. Zhou, J. SiC-Shell nanostructures fabricated by replicating ZnO nano-objects: a technique for producing hollow nanostructures of desired shape / J. Zhou, J. Liu, R. Yang, C. Lao, P. Gao, R. Tummala, N.S. Xu, Z.L. Wang // Small, 2006. Vol. 2. P. 1344-1347.

96. Yang, Z.J. Streptavidin-functionalized three-dimensional ordered nanoporous silica film for highly efficient chemiluminescent immunosensing / Z.J. Yang, Z.Y. Xie, H. Liu, et al. // Adv. Funct. Mater., 2008. Vol. 18. P. 3991-3998.

97. Crescenzi, M. Experimental imaging of silicon nanotubes / M. Crescenzi, P.Castrucci, M. Scarselli, et al. // Applied Physics Letters, 2005. Vol. 86. P. 231901-231901-3.

98. Liu, S.-M. Synthesis of silicon nanowires and nanoparticles by arc-discharge in water / S.-M. Liu, M. Kobayashi, S. Sato, K. Kimura // Chem. Commun., 2005. P. 4690-4692.

99. Ho, P. Glow-discharge synthesis of silicon nitride precursor powders / P. Ho, R.J. Buss, R.E. Loehman // Journal of Materials Research, 1989. Vol. 4. P. 873881.

100. Lara, A.B. Silicon rich oxide powders by HWCVD: Its optical and morphological properties / A.B. Lara, G.G. Salgado, D.E. V. Valerdi, A.M. Sanchez, N.D.E. Torres, J.A. L. Lopez // Adv. Powder Technol., 2015. Vol. 26. P. 163-168.

101. Wolf, D. Deformation of nanocrystalline materials by molecular dynamics simulations: relation to experiment / D. Wolf, V. Yamakov. S.R. Phillpot, A. Mukherjee, H. Gleiter // Acta. Mater., 2005. Vol. 53. P. 1-40.

102. Kumar, K.S., Mechanical behavior of nanocrystalline metals and alloys / K.S. Kumar, H. Van Swygenhoven, S. Suresh // Acta. Mater., 2003. Vol. 51. P. 57435774.

103. Parinello, M. Crystal Structure and Pair Potentials: A Molecular-Dynamics Study / M. Parinello, A. Rahman // Phys. Rev. Lett., 1980. Vol. 45. P. 1196-1199.

104. Nose, S. A Unified formulation of the constant temperature molecular dynamics methods / S. Nose // J. Chem. Phys., 1984. Vol. 81. P. 511-519.

105. Hoover, W.G. Molecular Dynamics/ W.G. Hoover // Lectures Notes in Physics. Berlin: Springer-Verlag, 1986. 145 p.

106. Castleman, A.W., Cluster and nanoscale science: overview and perspective / A.W. Castleman, S.N. Khanna // Springer-Verlag, 2003. P. 1-6.

107. Mattoni, A. Nonuniform growth of embedded silicon nanocrystals in an amorphous matrix / A. Mattoni, L. Colombo // Phys. Rev. Lett., 2007. Vol. 99. P. 205501.

108. Conibeer G. Silicon quantum dot nanostructures for tandem photovoltaic cells // G. Conibeer, M. Green, E.C. Cho, D. Konig, Y.H. Cho, T. Fangsuwannarak, G. Scardera, E. Pink, Y. Huang, T. Puzzer // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516 P. 6748-6756.

109. Bernstein, N. Energetic, vibrational, and electronic properties of silicon using a nanorthogonal tight-binding model / N. Bernstein, M.J. Mehl, D.A. Papaconstan-topoulos, N.I. Papanicolaou, M.Z. Bazant, E. Kaxiras // Physical review B, 2000. Vol. 62. P. 4477- 4487.

110. Fornari, M. Floating bonds and gap states in a-Si and a-Si:H from first principles calculations / M. Fornari, M. Peressi, S. de Gironcoli, A. Baldereschi, Eu-rophys. Lett., 1999. Vol. 47. P. 481-486.

111. Thompson, K. In situ site-specific sample preparation for atom probe tomography K. Thompson, D. Lawrence, D.J. Larson, J.D. Olson, T.F. Kelly, B. Gorman // Ultramicroscopy, 2007. Vol. 107. P. 131-139.

112 Talbot, E. Si nanoparticles in SiO2: An atomic scale observation for optimization of optical devices / E. Talbot, R. Larde, F. Gourbilleau, C. Dufour, P. Pareige // Europhysics Letters, 2009. Vol. 87. P. 26004.

113. Roussel, M. Atomic characterization of Si nanoclusters embedded in SiO2 by atom probe tomography / M. Roussel, E. Talbot, F. Gourbilleau, P. Pareige // Na-noscale Research Letters. 2011. Vol. 6. P. 164.

114. Timerkaev, B.A. Plasma-chemical synthesis of zinc oxide nanotubes / B.A. Timerkaev, V.S. Felsinger, A.A. Kaleeva, E.A. Erlingayte, J.A. Uktamov, H.S. Nuriddinov // Journal of Physics: Conference Series, 2021. Vol. 1870. P. 012003.

115. Timerkaev, B.A. Discharge creeping along the surface in the process for producing nanomaterials / B.A. Timerkaev, A.A. Andreeva, A.O. Sofronitskiy // Journal of Physics: Conference Series, 2017. Vol.927. P. 012068.

116. Timerkaev, B.A. Plasma-chemical synthesis of germanium nanotubes / B.A. Timerkaev, A.A. Kaleeva, V.S. Feltsinger, A.A. Zalialieva, R.M. Suleimanov, I.S. Ibragimov, A.R. Sorokina, A.R. Akhmetvaleeva // J. Phys.: Conf. Ser., 2021. Vol. 1870. P. 012002.

117. Timerkaev, B.A. Synthesis of semiconductor nanostructures in an argon arc / B.A. Timerkaev, A.A. Kaleeva, O.A. Petrova, R.M. Suleymanov, A.R. Sorokina, I.S. Ibragimov, A.I. Saifutdinov // J. Phys.: Conf. Ser., 2021. Vol. 1870. P. 012013.

118. Timerkaev, B.A. Стелющийся по поверхности тлеющий разряд и перспективы его применения / Б.А. Тимеркаев, А.О. Софроницкий, А.А. Андреева // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2015. № 3. C. 5-9; (ВАК)

119. Timerkaev, B.A. Discharge creeping along the surface in the process of cleaning and strengthening of the materials surface / B.A. Timerkaev, A.A. Andreeva, A.O. Sofronitskiy // Journal of Physics: Conference Series, 2017. Vol. 789. P. 012063.

120. Калеева, А.А. Пространственные характеристики плазмы дугового разряда применительно к синтезу кремниевых наноструктур / А.А. Калеева, Б.А. Тимеркаев, О.А. Петрова, А.А. Сайфутдинов // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2022. Т. 78 (2). C. 10-16.

121. Калеева, А.А. Распределение потенциала и температуры газа в плазме дугового разряда в процессе синтеза кремниевых наноструктур / А.А. Калеева, Б.А. Тимеркаев, О.А. Петрова // III Международная конференция «Газоразрядная плазма и синтез наноструктур»: сборник трудов, Казань: Бук, 1-4 декабря 2022. C. 599-603.

122. Saifutdinov, A. I. Analysis of various scenarios of the behavior of voltage-current characteristics of direct-current microdischarges at atmospheric pressure / A.I. Saifutdinov, I.I. Fairushin, N.F. Kashapov // Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters, 2016. № 104. Р. 180-185.

123. Saifutdinov, A.I. Unified simulation of different modes in atmospheric pressure DC discharges in nitrogen / A.I. Saifutdinov // Journal of Applied Physics, 2021. Vol. 129. P. 093302.

124. Тимеркаев, Б.А. Синтез германиевых нанотрубок в электродуговой плазме / Б.А. Тимеркаев, А.А. Калеева, Д.Б. Тимеркаева, А.И. Сайфутдинов // Журнал физической химии, 2020.Т. 94(3). C. 448-452.

125. Timerkaev, B.A. Synthesis of carbon nanostructures in electric discharge / B.A. Timerkaev, B.R. Shakirov, A.L. Galieva, A.G. Vafina, A.A. Kaleeva, G.D.Yalaltdinova // Journal of Physics: Conference Series, 2019. Vol. 1328. P. 012039.

126. Тимеркаев, Б.А. Германиевый катализатор для плазмохимического синтеза алмазов / Б.А. Тимеркаев, А.А. Калеева, Д.Б. Тимеркаева, А.И. Сайфутдинов // Химия высоких энергий, 2019. Vol. 53. №. 5. C. 385-389.

127. Тимеркаев, Б.А. Плазмохимический синтез нанотрубок из оксида цинка / Б.А. Тимеркаев, В.С. Фельцингер, А.А. Калеева, Е.А. Эрлингайте, Ж.А. Ук-тамов, Х.С. Нуриддинов// I Всероссийская конференция с международным участием «Газоразрядная плазма и синтез наноструктур»: сборник трудов, Казань: Бук, 2-5 декабря 2020. C.110-112.

128. Калеева, А.А. Получение углеродных наноматериалов для возможности применения в качестве анодных элементов / А.А. Калеева // Международная молодежная научная конференция «XXV Туполевские чтения (школа молодых ученых)», Казань, 2021. Т. 3. C. 21-24.

129. Тимеркаев, Б.А. Синтез германиевых нанотрубок в дуговой плазме / Б.А. Тимеркаев, А.А. Калеева, В.С. Фельцингер, А.А. Залялиева // Всероссийская (с Международным участием) конференция «Физика низкотемпературной плазмы», Казань, 9-13 ноября 2020. C. 251-252.

130. Timerkaev, B.A. Carbon nanotubes formation in the decomposition of heavy hydrocarbons creeping along the surface of the glow discharge/ B.A. Timerkaev, A.O. Sofronitskiy, A.A. Andreeva // Journal of Physics: Conference Series, 2016. Vol. 669. P. 012063.

131. Timerkaev, B.A. Growing of carbon nanotubes from hydrocarbons in an arc plasma / B.A. Timerkaev, G.R. Ganieva, A.A. Kaleeva, Z.K. Israfilov, A.O. So-

fronitskii // Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2019. Vol. 92. P. 1248-1252.

132. Тимеркаев, Б.А. Образование углеродных нанотрубок при разложении тяжелых углеводородов стелющимся по поверхности тлеющим разрядом / Б.А. Тимеркаев, А.О. Софроницкий, А.А. Андреева // «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий». VII Всероссийская научно-техническая конференция: сборник статей, Казань: Отечество, 2016. C. 258-260.

133. Андреева, А.А. Создание углеродных нанотрубок в высоковольтном разряде / А.А. Андреева, А.О. Софроницкий, Б.А. Тимеркаев // «Профессиональные коммуникации в научной среде - фактор обеспечения качества исследований». II Всероссийская научно-практическая конференция с зарубежными участниками: сборник статей, Москва: Перо, 2016. C. 22-24.

134. Тимеркаев, Б.А. Синтез германиевых наноструктур в аргоновой дуге / Б.А. Тимеркаев, А.А. Калеева, О.А. Петрова, Н.А. Чуманов, А.Р. Сорокина, И.С. Ибрагимов, А.И. Сайфутдинов // I Всероссийская конференция с международным участием «Газоразрядная плазма и синтез наноструктур»: сборник трудов, Казань: Бук, 2-5 декабря 2020. C.128-130.

135. Тимеркаев, Б.А. Выращивание углеродных нанотрубок в дуговой плазме из углеводородов / Б.А. Тимеркаев, Г.Р. Ганиева, А.А. Калеева, З.Х. Исрафи-лов, А.О. Софроницкий // Инженерно-физический журнал, 2019. Т. 92. № 5. C. 2286-2290; (ВАК)

136. Калеева, А.А. Перспективы плазменно-дугового метода синтеза нанома-териалов / А.А. Калеева // Международная молодежная научная конференция «XXV Туполевские чтения (школа молодых ученых)», Казань, 2021. Т. 3. С.17-20.

137. Timerkaev, B.A. Electric arc synthesis of micro diamonds / B.A. Timerkaev, A.A. Kaleeva, B.R. Shakirov, А^. Аhmetvaleeva, A.I. Saifutdinov // 14th International Conference «Gas Discharge Plasmas and Their Applications», September 15-21, Tomsk, 2019. P. 287.

138. Андреева, А.А. Разложение тяжелых углеводородов в утопленной дуге / А.А. Андреева // «Актуальные проблемы науки в студенческих исследованиях». Всероссийская студенческая научно-практическая конференция с международным участием, Альметьевск, 2014. C. 11-12.

139. Андреева, А.А. Приповерхностный разряд на границе раздела углеводородное сырье - вакуум / А.А. Андреева, Г.Р. Ганиева, Б.А. Тимеркаев // «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий». VI Научно-техническая конференция: сборник статей, Казань: Отечество, 2015. C. 48-52.

140. Тимеркаев, Б.А. Синтез углеродных наноструктур в электрическом разряде / Б.А. Тимеркаев, Б.Р. Шакиров, А.Л. Галиева, А.Г. Вафина, А.А. Калее-ва, Г.Д. Ялалтдинова // «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий». X Международная научно-техническая конференция, Казань: Отечество, 2019. C. 121-125.

141. Wang, X. Fabrication of Ultralong and electrically uniform single-walled carbon nanotubes on clean substrates / X. Wang, Q. Li, J. Xie, Z. Jin, J. Wang, Y. Li, K. Jiang, S. Fan // Nano Letters, 2009. Vol. 9. P. 3137-3141.

142. Ghosh, S. Extremely high thermal conductivity of graphene: Prospects for thermal management applications in nanoelectronic circuits / S. Ghosh, I. Calizo, D. Teweldebrhan, E.P. Pokatilov, D.L. Nika, A.A. Balandin, W. Bao, F. Miao, C.N. Lau: // Appl. Phys. Lett., 2008. Vol. 92. P. 151911.

143. Lee, C. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer grapheme / C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone // Science, 2008.Vol. 321. 385-388.

144. Liu, F. Ab initiocalculation of ideal strength and phonon instability of graphene under tension / F. Liu, P. Ming, J. Li // Phys. Rev. B, 2007. Vol. 76. P. 064120.

145. Shahil, K.M.F. Thermal properties of graphene and multilayer graphene: Applications in thermal interface materials / K.M.F. Shahil, A.A. Balandi // Solid State Commun., 2012. Vol. 152. P. 1331.

146. Dato, A. Graphene synthesized in atmospheric plasmas—A review / A. Dato // Journal of Materials Research, 2019. Vol. 34. P. 214-230.

147. Antonova, I.V. Graphene flakes for electronic applications: DC plasma jetassisted synthesis / I.V. Antonova, M.B. Shavelkina, A.I. Ivanov, R.A. Soots, P.P. Ivanov, A.N. Bocharov // Nanomaterials, 2020. Vol. 10. P. 2050.

148. Timerkaev, B.A. Technology of growing silicon nanotubes / B.A. Timerkaev, A.A. Andreeva // Journal of Physics: Conference Series, 2018. V. 1058. P. 012071.

149. Ghosh, R. Silicon nanowire heterostructures for advanced energy and environmental applications: a review / R. Ghosh, P.K. Giri // Nanotechnology, 2017. Vol. 28. P. 012001.

150. Тимеркаев, Б.А. Формирование кремниевых наноструктур в электрическом разряде / Б.А. Тимеркаев, Б.Р. Шакиров, А.А. Калеева, В.С. Фельцингер // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, 2019. № 1. C. 37-41.

151. Kaleeva, A.A. Production of silicon coatings by plasma-arc method / A.A. Kaleeva, B.A. Timerkaev, O.A. Petrova, R.S. Shamsutdinov, I.G. Dautov, A.V. Mastygin // Journal of Physics: Conference Series, 2021. Vol. 1870. P. 012014.

152. Kaleeva, A.A. Micro-arc method for the synthesis of silicon nanostructures /

A.A. Kaleeva, B.A. Timerkaev, R.S. Shamsutdinov, A.A. Saifutdinova, B.R. Shakirov // Journal of Physics: Conference Series, 2021. Vol. 1870. P. 012012.

153. Kaleeva, A.A. Synthesis of silicon spherical nanostructures in argon plasma /

B.A. Timerkaev, V.S. Feltsinger, R.K. Gevorgian, R.P. Shaikhattorov, A.A. Kaleeva // J. Phys.: Conf. Ser., 2021. Vol. 1870. P. 012004.

154. Калеева, А.А. Микро-дуговой способ синтеза наноструктур кремния / А.А. Калеева, Б.А. Тимеркаев, Р.С. Шамсутдинов, А.И. Сайфутдинов, Б.Р. Шакиров // I Всероссийская конференция с международным участием «Газоразрядная плазма и синтез наноструктур»: сборник трудов, Казань: Бук, 2-5 декабря 2020. C.120-123.

155. Тимеркаев, Б.А. Формирование кремниевых наноструктур в аргоновой дуге / Б.А. Тимеркаев, Б.Р. Шакиров, А.А. Андреева, В.С. Фельцингер //

«Нигматуллинские чтения - 2018». Международная научная конференция: тезисы докладов, Казань: АН РТ, 2018. Т. 2. C. 101-104.

156. Калеева, А.А. Плазменно-дуговое получение кремниевых покрытий / А.А. Калеева, Б.А. Тимеркаев, О.А. Петрова, Р.С. Шамсутдинов, И.Г. Даутов,

A.В. Мастюгин // I Всероссийская конференция с международным участием «Газоразрядная плазма и синтез наноструктур»: сборник трудов, Казань: Бук, 2-5 декабря 2020. C.124-127.

157. Тимеркаев, Б.А. Синтез кремниевых сферических наноструктур в электродуговой плазме / Б.А. Тимеркаев, В.С. Фельцингер, Р.К. Геворгян, А.А. Калеева // Всероссийская конференция «Физика низкотемпературной плазмы»: сборник трудов, Казань, 9-13 ноября 2020. C.253-254.

158. Тимеркаев, Б.А. Технология выращивания кремниевых нанотрубок / Б.А. Тимеркаев, А.А. Андреева // «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий». IX Всероссийская научно-техническая конференция: сборник статей, Казань: Отечество, 2018. C. 20-24.

159. Калеева, А.А. Синтез кремниевых наноструктур для анодных элементов в аккумуляторах / А.А. Калеева // Международная молодежная научная конференция «XXIV Туполевские чтения» Казань, 2019. Т. 2. C. 45-48.

160. Тимеркаев, Б.А.. Синтез кремниевых сферических наноструктур в аргоновой плазме / Б.А. Тимеркаев, В.С. Фельцингер, Р.К. Геворгян, Р.Р. Шай-хаттаров, А.А. Калеева // I Всероссийская конференция с международным участием «Газоразрядная плазма и синтез наноструктур»: сборник трудов, Казань: Бук, 2-5 декабря 2020. C.117-119.

161. Кесаев, И.Г. Электромагнитная фиксация катодного пятна / И.Г. Кесаев,

B.В. Пашкова // Журнал технической физики, 1959. Т. 29. № 3. С. 287-298.

162. Духопельников, Д.В. Управление движением катодного пятна в линейных вакуумно-дуговых испарителях / Духопельников Д.В. и др. // Упрочняющие технологии и покрытия, 2005. № 11. С. 45-49.

163. De Crescenzi, M. Experimental imaging of silicon nanotubes /M. De Crescenzi, P. Castrucci, M. Scarselli, M. Diociaiuti, P.S. Chaudhari, C. Bal-

asubramanian, T.M. Bhave, S.V. Bhoraskar // Applied Physics Letters, 2GG5. Vol. S6. P. 2319G1.

Приложение

УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной

/ д.т.н. профессор ^ ^/^г_С.А. Михайлов

Г 1 цЖмлА 2023 г.

КНИ ГУ - КАИ

iKv/ чч Лгл

и инновационной деятельности

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Калеевой Анжелики Алексеевны в научно-исследовательский процесс федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ»

Настоящим подтверждаю, что за период выполнения диссертационной работы Калеевой A.A. в научно - исследовательский процесс КНИТУ - КАИ внедрены следующие ее результаты:

- методика расчета параметров дугового разряда, используемая при выполнении курсовых проектов и выпускных квалификационных работ;

- лабораторная установка для синтеза углеродных наноструктур;

- лабораторная установка для синтеза кремниевых наноструктур.

Заведующий кафедрой общей физики, доктор физ. - мат. наук, профессор

Б.А. Тимеркаев