On the synthesis and processing of nanoparticles by plasmas

Abstract

A gas aggregation system combined with a magnetron discharge is used to produce nanoparticles (NPs) from metal targets. Here, we presents an overview of the role of different parameters in the TiOx NP synthesis and available challenges in this technique. Particularly, considering the role of duty cycle in the TiOx NP formation at pulsed DC regime indicates that only at a certain duty cycle (for the given condition) a stable NP generation can be achieved. Furthermore, the critical role of oxygen (as a reactive admixture gas) in launching and controlling of the NP synthesis process is studied in detail. Employing an RF hollow electrode discharge for processing of silver NPs leads to charging of most of the NPs, and surprisingly, we found that at high RF plasma powers the contribution of charged NPs in the primary NP beam vanished in the treated beam deposition.

Использование систем агрегации газа и магнетронного разряда позволяет получать наночастицы (НЧ) из металлических мишеней. Представлен обзор различных параметров, влияющих на синтез TiOx НЧ, и существующих проблем этого метода. В частности, влияние рабочего цикла на формирование TiOx НЧ в импульсном DC-режиме указывает на то, что стабильное образование НЧ может быть достигнуто только в определённом рабочем цикле (при данных условиях). Кроме того, детально изучена ключевая роль кислорода (в качестве газовой реактивной добавки) в инициировании и контроле процесса синтеза НЧ. Использование ВЧ-разряда с полым электродом для обработки НЧ серебра приводит к зарядке большинства НЧ. Также показано, что в режимах с высокой ВЧ-мощностью, вводимой в плазму, заражённые частицы в первичном пучке НЧ не вносят вклад в осаждение.

Використання систем агрегації газу і магнетронного розряду дозволяє отримувати наночастинки (НЧ) з металевих мішеней. Представлено огляд впливу різних параметрів на синтез НЧ TiOx та існуючих проблем цього методу. Зокрема, вплив робочого циклу на формування НЧ TiOx в імпульсному DC-режимі вказує на те, що стабільне утворення НЧ може бути досягнуто тільки в певному робочому циклі (за данних умов). Крім того, детально вивчена ключова роль кисню (в якості газової реактивної добавки) у ініціюванні та контролі процесу синтезу НЧ. Використання ВЧ-розряду з порожнім електродом для обробки НЧ срібла призводить до зарядження більшості НЧ. Також показано, що в режимах з високою ВЧ-потужністю, що вводиться в плазму, заряджені частинки в первинному пучку НЧ не мають впливу на осадження.