Оптичні характеристики і параметри плазми перенап-руженого наносекундного розряду між електродами з алюмінію та халькопіриту (СuInSe2) в аргоні
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe67.4.240Ключові слова:
перенапружений наносекундний розряд, алюмiнiй, халькопiрит, аргонАнотація
Приведено оптичнi характеристики i параметри перенапруженого наносекундного розряду в аргонi мiж електродами з алюмiнiю i халькопiриту (СuInSe2) при p(Ar) = 13,3 і 101 кПа. Внаслiдок мiкровибухiв природних неоднорiдностей на робочих поверхнях електродiв в сильному електричному полi в плазму вносяться як пари алюмiнiю, так I пари халькопiриту, що створює передумови для синтезу за межами розряду тонких плiвок четверного халькопiриту – CuAlInSe2. Дослiджено iмпульси напруги i струму на розрядному промiжку величиною d = 1 · 10−3 м (розмiри наведено в системi СI), а також iмпульсний енергетичний внесок у плазму. Ретельно дослiджено спектри випромiнювання плазми, що дозволило встановити основнi продукти розпаду молекули халькопiриту та енергетичнi стани атомiв i однозарядних iонiв алюмiнiю, мiдi i iндiю, в яких вони утворюються в розрядi. Виявлено репернi спектральнi лiнiї атомiв I iонiв алюмiнiю, мiдi i iндiю, якi можуть бути використанi для контролю за процесом напилення тонких плiвок четверного халькопiриту. Методом числового моделювання параметрiв плазми перенапруженого наносекундного розряду на основi парiв алюмiнiю i халькопiриту, шляхом розв’язку кiнетичного рiвняння Больцмана для функцiї розподiлу електронiв за енергiями розраховано температуру i концентрацiю електронiв у розрядi, питомi втрати потужностi розряду на основнi електроннi процеси i константи швидкостi електронних процесiв в залежностi вiд величини параметра E/N (де E – напруженiсть електричного поля, N – загальна концентрацiя сумiшi парiв алюмiнiю та аргону).
Посилання
A.K. Shuaibov, G.E. Laslov, Ya.Ya. Kozak. Emission characteristics of the cathode region of nanosecond discharge in atmospheric-pressure air. Opt. Spectrosc. 116, 552 (2014).
https://doi.org/10.1134/S0030400X14030199
A.K. Shuaibov, A.Y. Minya, M.P. Chuchman, A.A. Malinina, A.N. Malinin, T.Z. Gomoki, Y.Ch. Kolozvari. Optical characteristics of overstressed nanosecond discharge in atmospheric pressure air between chalcopyrite electrodes. Plasma Res. Expr. 1, 015003 (2019).
https://doi.org/10.1088/2516-1067/aae5ca
L.F. Strelkov, A.A. Yankovskii. Variation of spectral-line intensity during spark discharge. J. Appl. Spectrosc. 19, 605 (1973) (in Russian).
https://doi.org/10.1007/BF00604063
4. V.V. Akhmadeev, L.M. Vasilyak, S.V. Kostyuchenko, N.N. Kudryavtsev, G.A. Kurkin. Spark breakdown of air by nanosecond voltage pulses. Zh. Tekhn. Fiz. 66, 58 (1996) (in Russian).
A.K. Shuaibov, A.Y. Minya, A.A. Malinina, A.N. Malinin, V. V. Danilo, M.Yu. Sichka, I.V. Shevera. Synthesis of copper oxides nanostructures by an overstressed nanosecond discharge in atmospheric pressure air between copper electrodes. Am. J. Mech. Mater. Eng. 2, 8 (2018).
https://doi.org/10.11648/j.ajmme.20180201.12
D.V. Beloplotov, V.F. Tarasenko, M.I. Lomaev. Luminescence of atoms and ions of aluminum in pulseperiodic nanosecond discharge initiated by runaway electrons in nitrogen. Opt. Atmosf. Okean. 29, 96 (2016) (in Russian).
https://doi.org/10.15372/AOO20160202
A.M. Anpilov, E.M. Barkhudarov, Yu.N. Kozlov, I.A. Kossyi, M.A. Misakyan, I.V. Moryakova, M.I. Taktakishvili, N.M. Tarasova, S.M. Temchin. UV radiation of high-voltage multi-electrode surface discharge in gaseous medium. Fiz. Plazm. 45, 268 (2019) (in Russian).
https://doi.org/10.1134/S1063780X19020016
O.K. Shuaibov, O.Y. Minya, M.P. Chuchman, A.O. Malinina, O.M. Malinin, V.V. Danilo, Z.T. Gomoki. Parameters of nanosecond overnoltage discharge plasma in a narrov air gap between the electrodes containing electrode material vapor. Ukr. J. Phys. 63, 790 (2018).
https://doi.org/10.15407/ujpe63.9.790
D.V. Beloplotov, V.I. Lomaev, D.A. Sorokin, V.F. Tarasenko. Blue and green jets in laboratory discharges initiated by runaway electrons. J. Phys.: Conf. Ser. 652, 012012 (2015).
https://doi.org/10.1088/1742-6596/652/1/012012
D.V. Beloplotov, M.I. Lomaev, V.F. Tarasenko. On the nature of the emission of blue and green jets in laboratory discharges initiated by a beam of runaway electrons. Opt. Atmosf. Okean. 28, 349 (2015) (in Russian).
https://doi.org/10.1134/S1024856015050024
J. Lopez-Garcia, M. Placidi, X. Fontane, V. IzguierdoRoca, M. Espindola et al. CuIn1−xAlxSe2 thin film solar cells with depth gradient compositions prepared by selenization of evaporated metallic precursors. Solar Energ. Mater. Solar Cells 132, 245 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.solmat.2014.09.003
O.K. Shuaibov, A.O. Malinina, O.M. Malinin. New GasDischarge Methods for Obtaining Selective Ultraviolet and Visible Radiation and Synthesizing Nanostructures of Transition Metals (Uzhgorod National University Publishing House "Goverla", 2019) (in Ukrainian).
A.K. Shuaibov, A.I. Minya, A.A. Malinina, R.V. Gritsak, A.N. Malinin. Characteristics of the nanosecond
overvoltage discharge between CuInSe2 chalcopyrite electrodes in oxygen-free gas media. Ukr. J. Phys. 65, 400 (2020).
https://doi.org/10.15407/ujpe65.5.400
V.F. Tarasenko. Runaway Electrons Preionized Diffuse Discharge (Nova Science Publishers Inc., 2014).
A. Shuaibov, A. Minya, A. Malinina, A. Malinin, Z. Gomoki. Synthesis of aluminum oxide nanoparticles in overstressed nanosecond discharge plasma with the ectonic sputtering mechanism of aluminum electrodes Highlight. BioSci. 32, 20211 (2020).
https://doi.org/10.36462/H.BioSci.20211
A.R. Striganov, N. S. Sventitskii. Tables of Spectral Lines of Neutral and Ionized Atoms (IFI/Plenum, 1968).
https://doi.org/10.1007/978-1-4757-6610-3
NIST Atomic Spectra Database Lines Form [https://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html].
R.W.B. Pearse, A.G. Gaydon. The Identification of Molecular Spectra (Chapman and Hall, 1976).
https://doi.org/10.1007/978-94-009-5758-9
I.E. Kacher, A.K. Shuaibov, M.Yu. Rigan, A.I. Dashchenko. Optical diagnostics of laser evaporation of polycrystalline compound CuInS2. Teplofiz. Vys. Temp..40, 880 (2002) (in Russian).
https://doi.org/10.1023/A:1021412930269
O.K. Shuaibov, M.P. Chuchman, L.L. Shimon, I.E. Kacher. Research of optical characteristics and parameters of laser
plasma of CuInS2 polycrystalline fusion mixture and its components. Ukr. Fiz. Zh. 48, 223 (2003) (in Ukrainian).
A.K. Shuaibov, A.Y. Minya, Z.T. Gomoki, R.V. Hrytsak, A.A. Malinina, A.N. Malinin, V.M. Krasilinets, V.M. Solomon. Characteristics and parameters of jverstressed nanosecond discharge plasma between electrodes from chalcopyrite (CuInSe2) in argon at atmospheric pressure. Surf. Eng. Appl. Electrochem. 56, 474 (2020).
https://doi.org/10.3103/S1068375520040158
D. Levko, L.L.Raja. Early stage time evolution of a dense nanosecond microdischarge use in fast switching applications. Phys. Plasmas 22, 123518 (2016).
https://doi.org/10.1063/1.4939022
A.N. Gomonai. Radiative decay np2 autoionization states under dielectronic recombination of the Zn+ and Cd+ ions. J. Appl. Spectrosc. 82, 17 (2015).
https://doi.org/10.1007/s10812-015-0057-4
J.P. Walters, H.V. Malmstadt. Emission characteristics and sensitivity in a high-voltage spark discharge. Analyt. Chem. 37, 1484 (1965).
https://doi.org/10.1021/ac60231a010
G.A. Mesyats. Ecton or electron avalanche from metal. Usp. Fiz. Nauk 38, 567 (1995) (in Russian).
https://doi.org/10.1070/PU1995v038n06ABEH000089
A.S. Pashchina, A.V. Efimov, V.F. Chinnov. Optical research of multicomponent capillary discharge plasma. Supersonic outflow mode. Teplofiz. Vys. Temp. 55, 669 (2017) (in Russian).
https://doi.org/10.1134/S0018151X17040174
BOLSIG+ [https://nl.lxcat.net/solvers/BOLSIG+].
Yu.P. Raizer, Gas Discharge Physics (Springer, 1997).
M.M. Mkrtchyan. Kinetics of a gas-discharge XeF excimer laser. Sov. J. Quant. Electron. 9, 967 (1979).
https://doi.org/10.1070/QE1979v009n08ABEH009388
L.L. Shymon. An effect of autoionising states on population of energy levels of atoms in aluminium subgroup. Nauk. Visn. Uzhgorod. Univ. Ser. Fis. 20, 55 (2007) (in Ukrainian).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
