Działalność pracowni poświęcona jest badaniom podstawowych własności strukturalnych nowoczesnych materiałów używanych w energetyce jądrowej oraz mikro- i optoelektronice przy zastosowaniu technik jonowych (RBS, NRA, PIXE) z wykorzystaniem zjawiska kanałowania jonów. Duży nacisk kładziemy na ilościową analizę:

• grubości i stechiometrii warstw
• jakości krystalicznej materiału
• rozkładów głębokościowych pierwiastków w materiałach domieszkowanych
• procesów akumulacji i transformacji struktur defektowych zachodzących w kryształach pod wpływem oddziaływania z wysokoenergetycznym promieniowaniem jonizującym, np. podczas bombardowania jonowego w procesie implantacji
• optymalizacji procesów wygrzewania (RTA, FLA, PEBA),
• wpływu wygrzewania na rozkład głębokościowy i ewolucję defektów poimplantacyjnych oraz na lokację sieciową i migrację głębokościową domieszki

Wśród materiałów badanych przez nas dotychczas i obecnie znajdują się: nikiel (Ni) i jego stopy (NiFe, NiFeCoCr), SrTiO3, MgAl2O4, azotki z grupy III-N (GaN, AlN, AlGaN, InGaN), tlenki (ZnO, Ga2O3, UO2, U4O9, ZrO2, MgO) oraz wiele innych. Do analizy używane są programy oparte o techniki symulacyjne Monte Carlo (MC) i Dynamikę Molekularną (MD). Pracownia zajmuje się rozwojem i walidacją unikatowego w skali światowej programu symulacyjnego McChasy, opartego na metodzie Monte Carlo, który pozwala na analizę danych doświadczalnych uzyskanych z użyciem rozpraszania wstecznego jonów (RBS) w modzie kanałowania”.

Kontakt
kierownik pracowni: dr Cyprian Mieszczyński
email: cyprian.mieszczynski@ncbj.gov.pl
tel.: (+48) 22 273 12 66

Zajmujemy się procesami wytwarzania warstw wierzchnich i powłok oraz badaniem zjawisk im towarzyszących, w celu uzyskania pożądanych efektów aplikacyjnych.

W ramach naszej działalności naukowej skupiamy się na plazmowej inżynierii powierzchni oraz zagadnieniach związanych z plazmą impulsową. Nasze badania w zakresie plazmowej inżynierii powierzchni obejmują szerokie spektrum działań, w tym syntezę materiałów za pomocą zaawansowanych technologii plazmowych. Stawiamy sobie za cel rozwijanie innowacyjnych metod wytwarzania warstw powierzchniowych poprzez zastosowanie plazmy, co pozwala nam osiągać wyjątkowe właściwości materiałów. Prowadzimy również badania skutków oddziaływania wysokoenergetycznej plazmy impulsowej z powierzchnią materiałów, analizując efekty i możliwości zastosowania w praktyce.

Nasze prace w tej dziedzinie mają na celu zrozumienie głębsze zjawisk związanych z plazmą impulsową oraz stworzenie innowacyjnych rozwiązań wykorzystywanych w procesach syntezy materiałów.

Priorytety:

• Rozwój technik plazmowej inżynierii powierzchni ze specjalnym uwzględnieniem procesów o charakterze impulsowym (Wieloaspektowa problematyka impulsowego dozowania energii w procesach plazmowych)
• Syntezy materiałów z wykorzystaniem technologii plazmowych inżynierii powierzchni

Realizowana tematyka

• Prace związane z opracowaniem technologii syntezy materiałów  o średniej i wysokiej entropii w postaci warstw (metodą rozpylani magnetronowego oraz  metodą łukowa)
• Synteza i charakteryzacja metastabilnych azotków (Cu-N, Sn-N, Ni-N) otrzymywanych metodą impulsowego rozpylania magnetronowego.
• Badania roli plazmy impulsowej w kształtowaniu struktury materiału
• Prace nad zaprojektowaniem i wykonaniem fotokatody hybrydowej dla działa elektronowego linaka lasera na swobodnych elektronach typu XFEL/PolFEL

Główne techniki wykorzystywane w laboratorium to:
- metoda napylania łukiem katodowym - synteza warstw
- metoda impulsowego rozpylania magnetronowego - synteza warstw
- generator Intensywnych Impulsów Plazmowych Typu RPI (IBIS I,  IBIS II) - oddziaływanie plazmy z materiałem

Pracownia prowadzi współpracę zarówno z jednostkami polskimi, jak i zagranicznymi. Do najważniejszych partnerów naukowych należą:
- Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej,
- Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie,
- Politechnika Bydgoska; Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej; Instytut Matematyki i Fizyki;
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Tele- i Radiotechniczny w Warszawie,
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki w Warszawie,
- Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf w Dreźnie

Kontakt:
kierownik laboratorium: dr hab. inż. Katarzyna Nowakowska-Langier, prof. NCBJ
email:  katarzyna.nowakowska-langier@ncbj.gov.pl
tel.: (+48) 22 273 1446

Badania prowadzone w Pracowni Plazmowej i Jonowej Modyfikacji Materiałów dotyczą różnych aspektów modyfikacji powierzchni materiałów, zarówno poprzez nanoszenie warstw, jak i modyfikację obszarów przypowierzchniowych. W tym celu wykorzystywane są wiązki jonów, elektronów, plazmy oraz ich połączenia (metody hybrydowe).

Modyfikacji poddawany jest szeroki zakres materiałów, począwszy od klasycznych metali i ich stopów, poprzez materiały ceramiczne, kompozytowe, półprzewodnikowe aż do celulozy i kompozytów drewna (Wood Plastic Composites, WPC).

Badania/modyfikacje dotyczą zarówno próbek, jak i gotowych elementów np. narzędzi. Bogate wyposażenie urządzeń umożliwia modyfikację próbek/narzędzi również o bardziej skomplikowanych kształtach.

Procesy modyfikacji materiałów są wspomagane modelowaniem.

Badania prowadzone są w ramach współpracy bilateralnej, projektów badawczych oraz usług komercyjnych.

Kontakt
kierownik pracowni: dr inż. Marek Barlak
email:  marek.barlak@ncbj.gov.pl
tel.: (+48) 22 273 1644