Исследование влияния ионного распыления монокристаллических материалов (Si, Ge) с целью формирования рентгенооптических элементов для синхротронных источников излучения

Название НИОКТР	Исследование влияния ионного распыления монокристаллических материалов (Si, Ge) с целью формирования рентгенооптических элементов для синхротронных источников излучения
Аннотация	Развитие современных источников рентгеновского излучения, таких как лазеры на свободных электронах и синхротроны 3+ и 4 поколения, в том числе строящийся Сибирский кольцевой источник фотонов (СКИФ) и СИЛА благодаря большим яркости и средней мощности, пространственной когерентности пучков синхротронного излучения, открывает новые горизонты перед исследователями из разных областей науки и техники. Однако для реализации потенциала этих установок класса MegaScience необходима рентгеновская оптика дифракционного качества. В частности, точность формы зеркал должна быть на уровне 1 нм и менее по среднеквадратичному отклонению от расчётной с атомарной шероховатостью поверхности. Задача осложняется наличием термоиндуцированных деформаций формы поверхности зеркал вследствие большой поглощенной в них мощности излучения. В настоящее время, фактически только компании JTEC, Япония и ZIESS, Германия обладают технологиями, приближающимися к этим требованиям. Однако из-за уникального характера оптики такого класса практически не доступна для пользователей, особенно в России. Материалом подложек для зеркал, обладающим наилучшим сочетанием теплофизических характеристик, помимо алмаза, который, однако, из-за размеров не может использоваться для зеркал, является монокристаллический кремний. Для обеспечения требуемой точности необходимы методы финишной коррекции формы поверхности. В ZEISS развивается подход на основе алмазного микрофрезерования и ионно-пучковой коррекции локальных ошибок. Недостатком метода является большая величина среднечастотных шероховатостей, вызванных обработкой алмазным резцом. В JTEC развивается технология магнитореалогической обработки малоразмерным диском. Эта технология крайне сложная, практически нигде не используется, крайне затратная по времени. В ИФМ РАН развивается другой подход, основанный на использовании классического притира, с помощью которого изготавливаются плоские или сферические детали, с последующей ионно-пучковой обработкой. Такой подход обеспечивает высокую производительность и минимальные шероховатости. С его помощью в ИФМ РАН были изготовлены подложки из аморфных материалов с ошибкой формы на уровне 0,6 нм и шероховатостью на уровне 1 Å. Однако применение такого подхода к монокристаллическим материалам требует более глубокого исследования процессов ионно-пучкового травления. Помимо подложек для зеркал, монокристаллы используются в качестве монохроматоров рентгеновского излучения. Наиболее распространенными являются Si и Ge. К этим элементам, помимо точности формы и шероховатости, дополнительно предъявляются требования к величине нарушенного слоя, особенно когда они применяются в ассиметричной геометрии. Таким образом, целью проекта является разработка методики ионного распыления поверхности монокристаллических подложек Si и Ge, в частности, определение и подбор оптимальных параметров ионно-пучковой обработки. Принципиальным этапом решения данной задачи является исследование структурных дефектов, индуцированных ионами. Для этого будет разработан комплексный подход, основанный на экспериментальном исследовании структуры нарушенных слоев и суперкомпьютерном моделировании на атомарном уровне методом молекулярной динамики. В качестве экспериментальных методов будут использованы: атомно-силовая микроскопия, малоугловое рассеяние рентгеновского излучения, высокоразрешающая электронная микроскопия поперечных срезов. На основе экспериментальных данных будут построены корректные потенциалы межатомного взаимодействия, в том числе, с использованием ab-initio расчетов и современных алгоритмов машинного обучения. Верифицированные в эксперименте модели будут применены для предсказания структурных изменений в материалах при различных параметрах ионного воздействия. Такой подход позволит не только оптимизировать процесс ионно-пучковой обработки, но и прогнозировать свойства материалов на этапе их разработки, что сократит время и затраты на экспериментальные исследования.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	3000.0
Дата начала	2025-09-15
Дата окончания	2027-06-30
Номер контракта	25-72-00043
Дата контракта	2025-09-15
Количество отчетов	1
УДК	538.97 539.216.2 539.23
Количество просмотров	5
Руководитель работы	Михайленко Михаил Сергеевич
Руководитель организации	Денисов Григорий Геннадьевич
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ ИМ. А.В. ГАПОНОВА-ГРЕХОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК"
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	Отсутствует
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-10-01 09:23:57 UTC, 2025-10-01 09:23:57 UTC
ОКПД	Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области физики
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	молекулярная динамика; Ионное распыление; шероховатость,; монокристаллический германий; монокристаллический кремний; ионное травление; рентгеновская оптика; кристалл-монохроматор
Соисполнители	—
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	29.19.16 - Физика тонких пленок. Поверхности и границы раздела
OECD	—
OESR	Физика конденсированного состояния (включая физику твердого тела, сверхпроводимость)
Приоритеты научно-технического развития	а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
Регистрационные номера	—