Научная тема: «КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ И КЛАСТЕРЫ В ПЛАЗМЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ГАЗОВОГО РАЗРЯДА»
Специальность: 01.02.05
Год: 2008
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Исследовано   развитие   неустойчивости   в  кристалле   заряженных микрочастиц в приэлектродном слое высокочастотного газового разряда.
  2. Показано, что неустойчивость кристалла является следствием несимметричного экранирования микрочастиц в потоке ионов. Предложена модель несимметричного потенциала взаимодействия между микрочастицами с использованием которой найдены критические параметры развития неустойчивости, а также описан сценарий плавления кристалла с переходом через "горячее" кристаллическое состояние.
  3. Найдены геометрические размеры, положение кристалла и заряд микрочастиц, а также исследовано влияние присутствия кристалла на разряд с использованием самосогласованных расчетов газового разряда с кристаллом микрочастиц в приэлектродном слое.
  4. На основе линейного анализа кинетического уравнения для столуновительного движения ионов предложены параметры подобия для описания экранирования заряженных частиц в потоке ионов. На основе кинетических расчетов обнаружено, что сила действующая на заряженные частицы со стороны ионного потока (ионная тяга) может иметь отрицательное значение, т.е. может действовать как вдоль, так и против направления потока ионов в зависимости от параметров системы.
  5. Для моделирования ВЧ разряда разработан новый комбинированный PIC-MCC алгоритм, в котором, кроме кинетических уравнений для движения электронов и ионов, решаются уравнения неразрывности для плотностей и потоков электронов и ионов, основанные на моментах кинетических уравнений. Метод особенно эффективен при низком давлении газа и высокой мощности разряда и позволяет значительно ускорить расчеты.
  6. использование нового комбинированного PIC-MCC метода исследован переход между различными режимами горения ВЧ разряда в метане. Построена диаграмма областей существования объемной и емкостной мод горения разряда в зависимости от давления газа и тока разряда. Обнаружен гистерезис в поведении разряда при переходе между двумя модами горения разряда. Рассмотрен также ВЧ разряд с наночастицами различного радиуса. Показано, что присутствие частиц с увеличением их радиуса приводит к изменению моды горения разряда.
  7. При анализе плавления двухслойных классических кристаллов с решетками прямоугольного, квадратного, ромбического и гексагонального типа обнаружена повышенная устойчивость кристалла с квадратным типом решетки, которая объясняется большой энергией образования дефектов, генерируемых при плавлении. Исследована корреляция спектра основного состояния низкоразмерных структур (на примере кольцевого кластера) с температурой плавления и структурой кластера. Показано, что большие минимальные собственные частоты ωmin соответствуют структурам с плотной упаковкой и высокой температурой плавления, тогда как слоистые кластеры имеют наименьшие ωmin и очень низкую температуру плавления.
  8. Исследованы свойства нанокластеров на примере окиси кремния в зависимости от числа атомов. Показано, что меньшие по размеру кластеры имеют большую плотность, более высокое внутреннее давление, и меньшую температуру плавления.
Список опубликованных работ
1.И.В. Швейгерт, Ф.М. Питерс, Влияние размера наночастиц на свойства емкостного высокочастотного разряда. Письма в ЖЭТФ, 86 (9), 662-669 (2007).

2.K. Nelissen, B. Partoens, I. Schweigert and F. M. Peeters, Induced order and re-entrant melting in classical two-dimensional binary clusters, Europhys. Lett. 74 (6), 1052 (2006).

3.В.А. Швейгерт, И.В. Швейгерт, Ускоренный комбинированный PIC-MCC алгоритм для расчета емкостного высокочастотного разряда. Теплофизика и аэромеханика, том 13, № 3 (2006).

4.I.V. Schweigert, A. Alexandrov, Transition Between Different Modes of a Capacitively Coupled Radio Frequency Discharge in CH4 in One and two dimensional PIC-MCC simulations. IEEE Transaction on Plasma Science, 33, 615-622 (2005).

5.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, and F. M. Peeters, Perturbation of collisional plasma flow around a charged dust particle: Kinetic analysis. Phys. Plasmas 12, 113501-113510 (2005).

6.A. Alexandrov, I.V. Schweigert, Two-dimensional PIC-MCC simulations of a capacitively coupled radio frequency discharge in methane. Plasma Sources Science and Technol, 14, 209-218 (2005).

7.I.V. Schweigert, Different modes of a capacitively coupled radio-frequency discharge in methane. Phys. Rev. Lett. 92(15), 155001-155005 (2004).

8.И.В. Швейгерт, Различные моды горения емкостного высокочастотного разряда в метане. ЖЭТФ 126, 4(10), 1 (2004).

9.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, New combined PIC-MCC approach for fast simulation of a radio frequency discharge at low gas pressure. Plasma Source Sci Technol., 13(2), 315-320 (2004).

10.G. Piacente, I. V. Schweigert, J. J. Betouras, and F. M. Peeters, Generic properties of a quasi-one-dimensional classical Wigner crystal. Phys. Rev. B 69, 045324-045332 (2004).

11.G. Piacente, I.V. Schweigert, J.J. Betouras and F.M. Peeters, Structural properties and melting of a quasi-one-dimensional classical Wigner crystal. Physica E, 22, 779-782 (2004).

12.I.V. Schweigert, A.Alexandrov, F.M. Peeters, Negative ion-drag force in a plasma of gas discharge. IEEE Trans. on Plasma Sci. 32(2), 623-636 (2004).

13.G. Piacente, I.V. Schweigert, J.J. Betouras, and F.M. Peeters: Structural properties and melting of a quasi-one dimensional classical Wigner crystal, Solid State Communication, 128, 57-61 (2003).

14.I.V. Schweigert, M.J. Carrier, M.R. Zachariah, Size dependent properties of nanoscale particles (Silica). in book “Recent Trends in Theory of Physical Phenomena in High Magnetic Fields”, 2003 – I.D. Vagner et al (eds), 131-140, Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherlands.

15.I.V. Schweigert, K.E.J.M. Lehtinen, J. Carrier, and M. R. Zachariah: Structure and properties of silica nanoclusters at high temperatures, Phys. Rev. B 65, 235410-1 - 235410-9 (2002).

16.V.A. Schweigert, I.V. Schweigert, V. Nosenko, and J. Goree: Acceleration and orbits of charged particles beneath a monolayer plasma crystal, Phys. Plasma 9, 4465 - 4472 (2002).

17.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, and F.M. Peeters: Reply: Schweigert, Schweigert, and Peeters, Phys. Rev. Lett. 86, 4712 (2001).

18.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, and F.M. Peeters: Influence of the lattice symmetry on the bilayer Wigner crystal, J. Phys. IV France, 10, Pr5-117 (2000).

19.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, A. Melzer, and A. Piel: Role of defects in the heating of the dust crystal in a rf discharhge, J. Phys. IV France, 10, Pr5-417(2000).

20.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, and F.M. Peeters: Radial-Fluctuation-Induced Stabilization of the Ordered State in Two-Dimensional Classical Clusters, Phys. Rev. Lett. 84, 4381 -4385 (2000).

21.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, and F.M. Peeters: Enhanced stability of the square lattice in a classical bilayer crystal, Phys. Rev. B 60, 14665 - 14674 (1999).

22.И.В. Швейгерт, В.А. Швейгерт и др., Плавление пылевого кристалла с дефектами. Письма в ЖЭТФ, 71, 58 (2000).

23.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, A. Melzer, and A. Piel: Influence of the defects on the melting of the dust cluster, Phys. Rev. E 62, 1238 -1244 (2000).

24.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, and F.M. Peeters: Melting of the classical bilayer Wigner crystal: influence of the lattice symmetry, Phys. Rev. Lett. 82, 5293 (1999).

25.И.В. Швейгерт, В.А. Швейгерт, Силы действующие на кристалл микрочастиц в плазме. ПМТФ 39, 8 (1998).

26.И.В. Швейгерт, В.А. Швейгерт и др. Неустойчивость и плавление кристалла микрочастиц в радиочастотной газоразрядной плазме. ЖЭТФ 87, 905 (1998).

27.В.А. Швейгерт, В.М. Беданов, И.В. Швейгерт и др. Структура кристалла микрочастиц в высокочастотной газоразрядной плазме. ЖЭТФ 88, 482 (1999).

28.V.A. Schweigert, I.V. Schweigert, A. Melzer, A. Homann, and A. Piel: Plasma Crystal Melting: A Nonequilibrium Phase Transition, Phys. Rev. Lett. 80, 5345 - 5349 (1998).

29.F.M. Peeters, B.Partoens, V.A. Schweigert, I.V. Schweigert, G. Galdoni, Classical atomic bilayers, in book `Strongly Coupled Coulomb Systems´, Eds. G.J. Kalman, K. Blagoev, and J.M. Rommel (Plenum Press, N.Y., 1998), p. 220

30.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, A. Melzer, A.Homann, A. Piel, Heating and melting of the dust crystal in rf discharge: non-linear analysis, in book `Strongly Coupled Coulomb Systems´, Eds. G.J. Kalman, K. Blagoev, and J.M. Rommel (Plenum Press, N.Y., 1998), p.165

31.I.V. Schweigert, V.A. Schweigert, and F.M. Peeters: Properties of two-dimensional Coulomb clusters confined in a ring, Phys. Rev. B 54, 10827 -10834 (1996).

32.V.A. Schweigert, I.V. Schweigert, A. Melzer, A. Homann, and A. Piel: Structure and Stability of the plasma crystal, Phys. Rev. E 54, R46 – R50 (1996).

33.V.A. Schweigert and I.V. Schweigert: Coagulation in a low-temperature plasma, J. Phys. D: Appl. Phys. 29, 655 – 659 (1996).

34.V.A. Schweigert, I.V. Schweigert, A. Melzer, A. Homann, and A. Piel: Alignment and instability of dust crystals in plasmas, Phys. Rev. E 54, 4155 (1996).

35.М.И. Жиляев, И.В. Швейгерт, В. A. Швейгерт. Моделирование моносилановой газоразрядной плазмы. ПМТФ, Т.35, N 1, С.13-21 (1994).

36.М.И. Жиляев, И.В. Швейгерт, В. A. Швейгерт, Г.В. Гадияк, Моделирование плазмохимического осаждения и травления. Моделирование в механике 7(3) (1993) (98 pages).

37.G.V. Gadiyak, P.A. Androsenko, V.A. Schweigert, I.V. Schweigert, A.L. Alexandrov, and I V. Travkov: MOPIT- open system for device and technology simulation, COMPEL, V. 11 (4), 445 (1992).

38.В. A. Швейгерт, И.В. Швейгерт, Математическое моделирование прикатодной области стационарного тлеющего самостоятельного разряда. ПМТФ, 1988, В.4, С.16-23.

39.В.М. Фомин, В. A. Швейгерт, И.В. Швейгерт, Влияние нагрева газа на развитие самостоятельного тлеющего разряда высокого давления в инертных газах. ПМТФ, 1988, В.5, С.15-18.

40.В.A. Швейгерт, И.В. Швейгерт, Катодная область тлеющего стационарного разряда в продольном потоке газа. Физика плазмы, 1989, 15(5) С.621-624.

41.В. A. Швейгерт, И.В. Швейгерт. К теории катодной области тлеющего газового разряда. Тепл. выс. темп. Т.271, С.23-29, С. 621-624 (1989).

42.В. A. Швейгерт, И.В. Швейгерт, Катодная область тлеющего газового разряда в инертных газах. В сб. Мощные СО2 лазеры для плазменных экспериментов и технологий. Новосибирск, 1986, С.150-166.