ИСТИНА

Данный проект направлен на решение одной из важнейших фундаментальных проблем физики наноструктур и наноструктурированных материалах – исследование механизмов модификации новых материалов при плазменной обработке. Основной целью проекта является экспериментально-теоретическое изучение механизмов воздействия радикалов азотной и водородной плазмы на 2D материалы на основе MoS2 и влияния процессов, протекающих при таком взаимодействии, на электронные свойства таких материалов.

The main goal of this project is a theoretical and experimental study of the mechanisms of plasma effects on ultrathin semiconductor 2D MoS2 materials and the influence of the plasma induced processes on electronic properties of such materials. The project considers plasma exposure (downstream inductive discharge plasma for predominantly radical exposure) as one of such special methods. The research and approaches proposed in the project are aimed to predict effects of such treatment and to develop possible methods for directional and precise modification of these materials.

1. На основании результатов компьютерного моделирования будут выявлены и детально описаны механизмы взаимодействия атомов N с поверхностью монослоя MoS2 и продемонстрировано влияние дефектов на поверхности монослоя (в первую очередь, вакансий) на указанные механизмы. 2. Будет продемонстрировано влияние адсорбции радикалов плазмы и возникающих при этом дефектов на электронные свойства монослоя MoS2 с учетом поверхностной концентрации адсорбированных атомов и их расположения. 3. Полученные при моделировании данные будут сопоставлены с результатами экспериментального исследования воздействия тепловых радикалов N и H на двумерные образцы MoS2 и с данными, имеющимися в мировой литературе. На основании этого анализа будут сделаны выводы о доминирующих процессах, происходящих при таком воздействии.

Участники проекта активно занимаются изучением фундаментальных механизмов взаимодействия низкотемпературной газоразрядной плазмы различного состава с поверхностью материалов, включая двумерные материалы, нанотрубки различного состава, low-k диэлектрики на основе аморфных SiOx матриц, полимерные нанокомпозиты. Участниками проекта в 2016– 2020 годах опубликовано более 85 статей в высокорейтинговых журналах. Основным методом исследований коллектива является компьютерное моделирование (методами DFT и МД), однако постановка задачи, разработка моделей и методики расчетов, определений условий моделирования и анализ полученных данных производятся с учетом детального сопоставления с экспериментальными данными (в первую очередь спектроскопическими). Отличительной особенностью выполненных исследований является сочетание статического и динамического подходов к моделированию, поскольку именно динамическое моделирование является крайне важным для анализа вероятностей возможных каналов реакций, временных характеристик изучаемых процессов, корректного учета геометрии рассматриваемой системы.

Разработанный для целей проекта теоретико-экспериментальный комплексный подход может быть применен для дальнейшего изучения эффектов воздействия плазмы на ультратонкие 2D материалы. Расчетные и экспериментальные результаты, полученные при выполнении проекта, могут быть непосредственно использованы при разработке новых и оптимизации существующих методов плазменной обработки для перспективных 2D материалов.