Синтез алмазных покрытий из высокоскоростной струи смеси газов активированных СВЧ разрядом

Одним из известных методов газофазного синтеза алмаза является осаждение из активированной в СВЧ разряде смеси газов-предшественников при диффузионной транспортировке фрагментов к подложке. В работе развита газоструйная модификация этого метода, основанная на использовании высокоскоростной струи для доставки к подложке активированных в СВЧ разряде компонент смеси. Особенностью  рассматриваемого метода является использование двух камер: разрядной – для активации газов СВЧ разрядом и камеры осаждения для синтеза алмазных структур на поверхности подложки. В камере осаждения при используемом перепаде давления между разрядной камерой и камерой осаждения происходит сверхзвуковое расширение активированного газа. Это обеспечивает ряд новых возможностей: активация газа в разрядной камере в широком диапазоне давлений, не зависящих от давления в камере осаждения, и возможность реализации различных режимов осаждения в широком диапазоне удельных массовых потоков компонентов смеси к подложке.  

В ходе проведенного исследования были решены следующие задачи: исследован процесс осаждения алмазных плёнок в широком диапазоне определяющих параметров (расход водорода, концентрация метана, добавка аргона); проведены расчеты газодинамической структуры высокоскоростных струй в режимах, соответствующих экспериментальным; налажена методика оптической диагностики плазмы СВЧ разряда для определения температуры и состава смеси методом оптической эмиссионной спектроскопии; разработана методика эффективного охлаждения подложки. 

СЭМ-фотография осажденной пленки (сверху) и спектр комбинационного рассеяния поверхности осажденной пленки (снизу). Образец получен при подаче 8000 sccm водорода, 80 sccm метана и 1000 sccm аргона, время осаждения – 1 час.

ИТ СО РАН. Руководитель работы академик РАН Алексей Кузьмич Ребров. Тел. +7 (383) 330-80-18.