Синтез алмаза из высокоскоростной струи микроволновой плазмы

Одним из известных методов синтеза алмаза является осаждение из облака микроволновой плазмы при диффузионной транспортировке фрагментов к подложке. В работе предложен новый метод CVD осаждения, основанный на использовании высокоскоростной струи для доставки к подложке активированных в СВЧ разряде компонент смеси. Создан экспериментальный стенд для получения алмазных покрытий, в котором осуществлена генерация СВЧ плазмы на частоте 2,45 ГГц мощностью до 3 кВт в резонансной камере, встроенной в вакуумную систему с оптимизацией газодинамического тракта. Получены алмазные покрытия с различной структурой. На пути к полученным результатам, кроме создания исследовательского комплекса, решены следующие задачи: разработан программный модуль для моделирования формирования плазмы в резонанс-ной камере и с его помощью проведена оптимизация геометрии камеры; проведены расчеты газодинамической структуры высокоскоростных струй плазмы в режимах, соответствующих экспериментальным; экспериментально изучено влияние расхода газов, подаваемой СВЧ мощности и геометрии сопел на стабильность СВЧ разряда; в широком диапазоне параметров исследован процесс осаждения алмазных плёнок.

Максимальная скорость роста 10 мкм/ч при Ts=850 °C

Полученные образцы покрытий исследованы с помощью современных методов с использованием оборудования ЦКП. Разработана методика определения температуры активированных компонент газа по газодинамическим параметрам потока. Установлены закономерности влияния различных параметров осаждения на свойства получаемых алмазных покрытий. Достигнута скорость осаждения –80 мкм/час при концентрации исходной смеси метана в водороде 1%, что более чем на порядок превосходит известные данные.

ИТ СО РАН, г. н. с., академик РАН Ребров А.К., с. н. с., к. ф.-м. н. Плотников М.Ю., с. н. с. к. ф.-м. н. Тимошенко Н.И., м. н. с. Юдин И.Б., в. н. с. к. т. н. Емельянов А.А., с. н. с., к. ф.-м. н. Исупов М.В.,  вед. инж. Литвинцев А.Ю. , магистрант Бобров М.С. , тел.: 8(383)330-80-18.