Study of thermoemission sputtering method for preparing thin-film metal coatings for open space scanning tunnel microscope operation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Thin-film coatings prepared by thermal emission sputtering by the number of metals and alloys in a vacuum chamber close to the space vacuum conditions for the first in the world space scanning tunnel microscope made in Russia, and designed as an Earth satellite with autonomous power supply and launched in summer 2023 for the purpose of gathering statistics on the size and density of micro- and nano-particles of dust and meteorites in Earth orbits. Due to the lack of previous scientific interest in sputtering in low vacuum because of the poor purity of the coatings obtained, data on coatings were obtained that are unique and in demand in practice due to the need for objects surface conductivity of observed in the scanning tunnel microscope. Conclusions about applicability of some metals and alloys to sputtering at scanning tunnel microscope operation in space are presented.

Full Text

Restricted Access

About the authors

B. A. Loginov

National Research University of Electronic Technology MIET; Educational Centre "Sirius"

Author for correspondence.
Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5081-1424
Russian Federation, Zelenograd; Sirius Federal Territory

Y. V. Khripunov

Educational Centre "Sirius"; Orel State University named after I.S.Turgenev

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2250-0420
Russian Federation, Sirius Federal Territory; Orel

M. A. Shcherbina

Educational Centre "Sirius"; Orel State University named after I.S.Turgenev

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-8873-4986
Russian Federation, Sirius Federal Territory; Orel

A. O. Vyunik

Educational Centre "Sirius"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-8743-9013
Russian Federation, Sirius Federal Territory

V. D. Dmitrieva

Educational Centre "Sirius"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-8784-4815
Russian Federation, Sirius Federal Territory

A. A. Dyakova

Educational Centre "Sirius"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-8289-1065
Russian Federation, Sirius Federal Territory

M. K. Lebedeva

Educational Centre "Sirius"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-9070-3505
Russian Federation, Sirius Federal Territory

V. S. Makeev

Educational Centre "Sirius"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-3503-0078
Russian Federation, Sirius Federal Territory

A. R. Pervykh

Educational Centre "Sirius"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-8348-3111
Russian Federation, Sirius Federal Territory

D. S. Shevchenko

Educational Centre "Sirius"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-8866-0268
Russian Federation, Sirius Federal Territory

S. D. Khanin

Educational Centre "Sirius"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8316-0362
Russian Federation, Sirius Federal Territory

References

  1. Беспалов В.А., Логинов Б.А., Новиков Л.С., Никитушкина О.Н. Исследование ударной микроструктуры на поверхности медной пластины, экспонировавшейся в открытом космосе // Физика и xимия обработки материалов. 2008. № 2. С. 28–31.
  2. Логинов Б.А. Первый в мире сканирующий зондовый микроскоп в виде спутника как старт этапа научных спутников-лабораторий // НАНОИНДУСТРИЯ. 2021. № 5. С. 22–26.
  3. Логинов Б.А. Комплекс зондовой микроскопии для работы в космическом пространстве и атмосфере, Патент на изобретение 2778278 C1, 17.08.2022, Заявка № 2021128836 от 04.10.2021.
  4. Электронный источник: Получены снимки с первого в мире спутникового сканирующего зондового микроскопа (дата обращения: 20.09.2023), ссылка: https://nauka.tass.ru/nauka/18422659.
  5. Логинов Б.А., Логинов П.Б., Логинов В.Б., Логинов А.Б. Зондовая микроскопия: применения и рекомендации по разработке // НАНОИНДУСТРИЯ. 2019. Т. 12, № 6(92). C. 352–365.
  6. Копылов П.Г., Логинов Б.А., Исмагилов Р.Р., Образцов А.Н. Алмазные монокристаллические зонды для атомно-силовой микроскопии // Приборы и техника эксперимента. 2010. № 4. С. 156–162.
  7. Obraztsov A.N., Kopylov P.G., Dolganov M.A., Ismagilov R.R., Loginov B.A., Savenko N.V. Single-crystal diamond probes for scanning probe microscopy // Review of Scientific Instruments. 2010. V. 81, no. 1. P. 013703.
  8. Носов А.П., Грибов И.В., Данилов С.Е., Дубинин С.С., Марченкова Е.Б., Немытова О.В., Обухов С.И., Логинов Б.А., Беспалов В.А. Магнитные и транспортные свойства тонких пленок NI-MN-GA полученных магнетронным распылением // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. № 2–2. С. 175–178.
  9. Loginov A.B., Ismagilov R.R., Obraztsov A.N., Bozhev I.V., Bokova-Sirosh S.N., Obraztsova E.D., Loginov B.A. Few-layer graphene formation by carbon deposition on polycrystalline Ni surface // Applied Surface Science. 2019. V. 494. PP. 1030–1035.
  10. Логинов А.Б., Божьев И.В., Бокова-Сирош С.Н., Образцова Е.Д., Исмагилов Р.Р., Логинов Б.А., Образцов А.Н. Формирование графена на поликристаллическом никеле // Журнал технической физики. 2019. Т. 89. № 11. С. 1756–1762.
  11. Komarov N.S., Shevlyuga V.M., Loginov B.A., Andryushechkin B.A. Chlorine Adsorption on the Ag(110) Surface: STM and DFT Study J. Phys. Chem. C. 2023. No. 127. PP. 2266−2273.
  12. Loginov A.B., Ismagilov R.R., Bokova-Sirosh S.N., Bozhev I.V., Obraztsova E.D., Loginov B.A., Obraztsov A.N. Formation of nanostructured films based on MoS2, WS2, MoO2 and their heterostructures // Technical Physics. V. 92. No. 13. P. 2078.
  13. Электронный источник: Сайт АО "Завод ПРОТОН" (дата обращения: 20.09.2023), ссылка: http://www.z-proton.ru.
  14. Электронный источник: Микроскопы АО "Завод ПРОТОН" (дата обращения: 20.09.2023), ссылка: http://www.microscopy.su.
  15. Логинов А.Б., Исмагилов Р.Р., Бокова-Сирош С.Н., Божьев И.В., Образцова Е.Д., Логинов Б.А., Образцов А.Н. Формирование наноструктурированных пленок MoS2, WS2, MoO2 и гетероструктур на их основе // Журнал технической физики. 2021. Т. 91, № 10. С. 1509–1516.
  16. Fomin L.A., Malikov I.V., Berezin V.A., Chernykh A.V., Loginov A.B., Loginov B.A. Probe Microscopy and Electron-Transport Properties of Thin Mo Epitaxial Films on Sapphire // Technical Physics. 2020. V. 65. PP. 1748–1754.
  17. Фомин Л.А., Маликов И.В., Березин В.А., Рассадин А.Э., Логинов А.Б., Логинов Б.А. Сравнение СТМ и АСМ измерений тонких пленок Mо с моделью Кардана – Паризи – Жанга // Журнал технической физики. 2021. Т. 91, № 10. С. 1466–1473.
  18. Фомин Л.А., Маликов И.В., Березин В.А., Черных А.В., Логинов А.Б., Логинов Б.А. Зондовая микроскопия и электронно-транспортные свойства тонких эпитаксиальных пленок Мо на сапфире // Журнал технической физики. 2020. Т. 90, № 11. С. 1830–1837.
  19. Электронный источник: Мир накопителей, как мы его знали, подходит к концу. SSD, HDD и магнитные ленты заменит керамическая память (дата обращения: 20.09.2023), ссылка: https://www.cnews.ru/news/top/2023-09-11_miru_nakopitelejkakim_my.
  20. Loginov A.B., Fedotov P.V., Bokova-Sirosh S.N., Sapkov I.V., Chmelenin D.N., Ismagilov R.R., Obraztsova E.D., Loginov B.A., Obraztsov A.N. Synthesis, Structural, and Photoluminescence Properties of MoS2 Nanowall Films, Physica Status Solidi (B): Basic Research, издательство John Wiley & Sons Ltd. (United Kingdom), 2022. P. 2200481.
  21. Логинов А.Б., Бокова-Сирош С.Н., Федотов П.В., Сапков И.В., Хмеленин Д.Н., Исмагилов Р.Р., Образцова Е.Д., Логинов Б.А., Образцов А.Н. Получение и свойства мезопористых пленок MoS2 // Физика и техника полупроводников. 2022. Т. 56, № 12. C. 1112–1119.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig.1. 4 x 4 μm frames of the polished surface topography of the substrates used for sputtering experiments: a – polycor with an average roughness of Ra = 1.7 nm; b – citall with an average roughness of Ra = 2.6 nm

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig.2. Diagram of sputtering on the "MAG-5 Vacuum-plasma unit": a – external view of the vacuum chamber; b – Scheme of metal sputtering from the spiral; c) scheme of sputtering from a "boat"; 1 – spiral heated by current for sputtering; 2 – flying sputtered atoms; 3 – substrate; 4 – plate with copper electrodes for measuring the conductivity of the sputtered film during sputtering; 5 – pumping and inlet of gases; 6 – "boat" of high-temperature metal heated by current for sputtering of low-temperature material in it

Download (588KB)
Indexing metadata
4. Fig.3. Work on the "MAG-5 vacuum-plasma unit": a – in the process of sputtering; b – collective photo of all those who worked on the unit, from left to right: Anna Dyakova, Mezhdurechensk (Kuzbass); Alexey Vyunik, Volgograd; Daria Shevchenko, Cherepovets; Anton Pervykh, Oryol; Vsevolod Makeev, Oryol; Maria Lebedeva, Biysk (Altai Territory); Victoria Dmitrieva, Oryol; Boris Loginov, Zelenograd, Moscow; Maxim Shcherbina, Oryol; Yuri Khripunov, Orel

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig.4. Characteristic 4 x 4 μm frames of relief of films sputtered on substrates: a – Vanadium; b – Vanadium; b – Bismuth; c – Tungsten; d – Hafnium; e – Gold; f – Copper; g – Molybdenum; h – Nickel; i – Niobium; j – Nichrome; k – Tin; l – Silver; m – Wood alloy; n – Zinc; o – Zirconium

Download (2MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Loginov B.A., Khripunov Y.V., Shcherbina M.A., Vyunik A.O., Dmitrieva V.D., Dyakova A.A., Lebedeva M.K., Makeev V.S., Pervykh A.R., Shevchenko D.S., Khanin S.D.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies