Ионно-плазменные методы нанесения твердых аморфных углеродных покрытий на подложки большой площади тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.02, кандидат физико-математических наук Оскомов, Константин Владимирович

• Оскомов, Константин Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Оскомов, Константин Владимирович

Введение.

Глава 1. Углеродосодержащая плазма и ее применение для осаждения аморфных алмазопо-добных покрытий.

1.1. Основные характеристики углеродосодержащей плазмы используемой для вакуум-но-плазменного осаждения аморфных алмазоподобных покрытий.

1.1.1. Свойства ионно-плазменных потоков генерируемых при распылении графита в вакууме.

1.1.2. Газоразрядная плазма в углеводородном газе низкого давления.

1.2. Углеводородная плазма импульсных разрядов атмосферного давления.

1.2.1. Барьерный разряд.

1.2.2. Скользящий разряд.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Экспериментальное оборудование.'.

2.1. Экспериментальная установка для вакуумного ионно-плазменного осаждения алмазоподобных а-С и а-С:Н пленок.

2.1.1. Магнетронная распылительная система.

2.1.2. Импульсный источник питания магнетрона.

2.1.3. Плазменный источник с накаленным катодом.

2.1.4. Генераторы импульсов напряжения смещения подложки.

2.2. Экспериментальная установка для осаждения а-С:Н пленок в импульсных электрических разрядах атмосферного давления.

2.2.1. Рабочая камера для осаждения а-С:Н пленок в барьерном разряде.

2.2.2. Рабочая камера для осаждения а-С:Н пленок в скользящем разряде.

2.2.3. Генератор биполярных высоковольтных импульсов.

2.3. Измерительное и аналитическое оборудование. Методики измерений характеристик электрических разрядов в газе, параметров образующейся плазмы, а также свойств получаемых покрытий.

2.3.1. Измерительное и аналитическое оборудование.

2.3.2. Методика определения характеристик единичной искры скользящего разряда атмосферного давления.

2.3.3. Методика измерения параметров плазмы разрядов низкого давления

2.3.4. Методика исследования структуры а-С и а-С:Н пленок с помощью раманов-ской спектроскопии.

2.3.5. Методика исследования химического состава а-С:Н пленок, полученных при атмосферном давлении, с помощью просвечивающей ИК-спектроскопии

2.3.6. Методики измерения механических и оптических свойств а-С и а-С:Н пленок

Глава 3. Получение а-С:Н пленок в углеводородной плазме несамостоятельного дугового разряда низкого давления.

3.1. Параметры плазмы.

3.2. Экспериментальное исследование процесса предварительной плазменно-иммерсионной ионной имплантации подложек в плазме несамостоятельного дугового разряда низкого давления.

3.3. Экспериментальное исследование процесса осаждения а-С:Н пленок на проводящие подложки в плазме несамостоятельного дугового разряда низкого давления

3.4. Экспериментальное исследование процесса осаждения а-С:Н пленок на диэлектрические подложки в плазме несамостоятельного дугового разряда низкого давления.93 Выводы к главе 3.

Глава 4. Получение а-С пленок методом импульсного магнетронного распыления графита

4.1. Параметры плазмы.

4.2. Экспериментальное исследование процесса осаждения а-С пленок на проводящие подложки методом импульсного магнетронного распыления графита, совмещенного с подачей низковольтного напряжения смещения на подложку.

4.3. Экспериментальное исследование процесса осаждения а-С пленок на проводящие подложки методом импульсного магнетронного распыления графита, совмещенного с подачей высоковольтного напряжения смещения на подложку.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Осаждение аморфных углеводородных пленок из плазмы импульсных разрядов атмосферного давления.

5.1. Экспериментальное исследование свойств а-С:Н пленок, осажденных на диэлектрики в барьерном разряде атмосферного давления.

5.2. Экспериментальное исследование свойств а-С:Н пленок, осажденных на диэлектри ки в скользящем разряде атмосферного давления.

5.3. Механизм осаждения а-С:Н пленок из метана на диэлектрики в скользящем разряде атмосферного давления.

Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ионно-плазменные методы нанесения твердых аморфных углеродных покрытий на подложки большой площади»

С момента первого сообщения о получении аморфных алмазоподобных углеродных покрытий (АПП) из пучка ионов [1] можно говорить о постоянном интересе к проблеме синтеза АПП плазменными методами. В связи с этим испытывают бурное развитие соответствующие направления в областях физики плазмы и физики твердого тела, а также плазменные технологии осаждения АПП. Тем не менее, для эффективного промышленного применения последних в широких масштабах необходимо снижать стоимость готовых изделий, главным образом, за счет увеличения производительности. Это может достигаться как повышением скорости роста покрытий, так и увеличением площади обрабатываемой поверхности, для чего требуется решать задачу генерации больших объемов плазмы с заданными характеристиками.

Углерод является основой целого класса материалов вследствие наличия двух аллотропных модификаций (алмаза и графита) и высоких термодинамических активационных барьеров между ними. Значительная роль в большом разнообразии пленгчных материалов отводится углеродным (а-С) и углеродным гидрогенизированным (а-С.Н) АПП. Такие пленки характеризуются экстремально высокой твердостью (до 100 ГПа), низким коэффициентом трения, обладают очень высокой теплопроводностью (в 5 раз выше, чем у меди) и хорошими изоляционными качествами, являются химически инертными, коррозионно-стойкими и биосовместимыми, прозрачными в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах [2]. Наиболее часто АПП используются в качестве износостойких покрытий в трущихся парах [3], а также в качестве защитных покрытий на деталях из мягких оптических материалов, например, на пластиковых линзах [4].

Существуют два класса технологий формирования а-С и а-С:Н пленок - это методы физического газофазного осаждения (ФГФО) и химического газофазного осаждения (ХГФО). К первым относятся дуговое вакуумное катодное распыление графита [5], импульсное лазерное распыление графита [6], распыление с помощью ионного пучка инертного газа [7] (в случае а-С пленок). К методам ХГФО относятся ионно-ассистируемое осаждение из углеводородной плазмы, возбуждаемой ВЧ [8], СВЧ [9], тлеющим [10], или дуговым [11] разрядами в газе (в случае а-С:Н пленок). Различаясь по способу формирования ионно-плазменных потоков, данные технологии имеют одну общую черту - наличие частиц с гипертермальными (десятки и сотни электрон-вольт) энергиями, бомбардирующих поверхность АПП в процессе роста. Еще в 50-х годах теоретически было показано [12], что энергии порядка 100 эВ достаточно для кратковременного (7x10"11 с) локального (в области г, размером ~ 1 нм) повышения температуры и давления на поверхности до 3823 К и 1,3x1010 Па соответственно. Подобные условия - переход в область термодинамической стабильности алмаза (высокие давление и температура) и последующая закалка - создаются при искусственном получении кристаллов алмаза, например, взрывным методом. Необходимая энергия может также передаваться атомам углерода, адсорбированным на поверхности а-С пленки, посредством столкновений с ускоренными ионами инертного газа, например, аргона [13]. Таким образом, для формирования а-С или а-С:Н пленки с высоким содержанием алмазоподобной компоненты необходимо, чтобы на каждый осажденный атом углерода приходилась энергия около 100 эВ. По данным, приведенным в [14], дальнейшее повышение энергии частиц вплоть до 1000-^2000 эВ приводит к увеличению доли графитоподобного углерода в покрытии. Это существенно уменьшает прозрачность пленки, но практически не сказывается на ее механических свойствах.

Исключая осаждение А1111 из углеродных или углеводородных ионных пучков, потоки ускоренных частиц на поверхность растущей пленки формируются, в основном, из окружающей углеродосодержащей плазмы, с помощью отрицательного потенциала смещения, подаваемого на подложку. Выбор оптимальных параметров потенциала смещения зависит от многих факторов - свойств подложки, характеристик плазмы - и является одной из ключевых задач в процессе отработки технологии получения АПП. Так как а-С и а-С:Н пленки являются диэлектриками, подача постоянного потенциала смещения приводит к зарядке и пробою растущей пленки. Поэтому, в большинстве случаев используют импульсное напряжение смещения, чтобы в паузах между импульсами поверхность пленки успевала разряжаться. Причем, частота, амплитуда и длительность импульсов определяются таким образом, чтобы, с одной стороны, не допустить зарядки пленки до пробойного напряжения за время импульса, а с другой стороны, обеспечить необходимую энергию (> 100 эВ) на осажденный атом углерода [15]. Последнее условие приводит к тому, что для повышения производительности технологии нанесения АПП недостаточно просто увеличить поступление материала на подложку и размеры обрабатываемой поверхности. Необходимо также поддерживать прежнюю степень энергетического воздействия на поверхность образующегося углеродного покрытия за счет ионной бомбардировки. Очевидно, это может быть достигнуто только в случае достаточной степени ионизации плазмы вблизи подложки. Кроме того, амплитуда и длительность высоковольтных импульсов смещения ограничены из-за возможности пробоев между подложкодержателем и стенками камеры [16].

Как правило, скорость роста а-С и а-С:Н пленок, получаемых методами ФГФО и ХГФО, не превышает 1-г-З мкм/ч и зависит от площади обрабатываемой поверхности, которая обычно составляет несколько десятков квадратных сантиметров [5-11]. Наиболее часто используемыми на сегодняшний день методами ФГФО являются катодное дуговое распыление и импульсное лазерное распыление графита, о которых говорилось выше. Оба

11 13 3 метода отличаются высокой концентрацией плазмы (n~10 -г10 см" ) и высокой степенью ионизации (десятки процентов), что позволяет извлекать из нее достаточное число высокоэнергетичных частиц, необходимых для формирования а-С пленки. Однако эти методы не обладают большим потенциалом для масштабирования.

В отличие от них, существующие конструкции катодных узлов магнетронных распылительных систем [17] допускают значительное увеличение протяженности, по крайней мере, в одном направлении. Подобные магнетронные распылительные системы используются для напыления самых разнообразных покрытий [18]. Кроме того, использование MPC позволяет достигать высоких скоростей роста и отсутствия капельной фракции в покрытии. Несмотря на это, использование постоянного магнетронного распыления для осаждения а-С пленок не получило широкого распространения, прежде всего, из-за низкой концентрации (п~109 см"3) и степени ионизации (5-И0%) плазмы [3, 19, 20]. Очевидно, для повышения концентрации плазмы более чем на порядок, необходимо значительно увеличивать ток магнетронного разряда, что может быть достигнуто только в случае импульсного питания MPC. Это позволило бы использовать данный метод в качестве высокопроизводительной технологии для получения Al 111 на подложках большой площади.

Для формирования а-С:Н пленок методами ХГФО на протяженных поверхностях ключевым моментом является создание больших объемов плазмы с высокой концентрацией (п-~Ю10 см"1) и степенью однородности вблизи подложки. Единственный существующий на сегодняшний день подобный метод - осаждение Al 111 с помощью ВЧ плазмы - отличается сложностью оборудования и низкими скоростями роста [3, 21]. Более простым в реализации, достаточно легко масштабируемым, и поэтому привлекательным является дуговой разряд в газе низкого давления [22]. Несмотря на то, что применительно к синтезу Ai 111 этот метод еще недостаточно разработан и изучен, его энергетическая эффективность и простота реализации являются стимулирующими факторами для дальнейших исследований в этой области.

Отдельной проблемой, возникающей при синтезе АГТП, является обеспечение адгезии пленки к подложке, что достигается либо образованием химических связей между покрытием и подложкой, либо образованием переходного слоя путем ионного перемешивания [23, 24]. Кроме того, положительную роль может играть также релаксация внутренних напряжений в пленке под действием ионной бомбардировки [25]. Поэтому, необходимо предусмотреть возможность изменения как параметров плазмы, так и параметров напряжения смещения для реализации процессов образования переходного слоя и роста АЛЛ в едином вакуумном цикле.

Другой класс часто используемых технологий нанесения а-С:Н покрытий - методы, в которых создаются преимущественные, с точки зрения химической кинетики, условия для роста алмазоподобного углерода по сравнению с графитоподобным: ХГФО с помощью радиочастотной плазмы [26], ХГФО с помощью микроволновой плазмы [27], а также ХГФО в реакторе с горячей нитью [28]. Кроме того, могут быть применены осаждение в струе дуговой плазмы постоянного тока и др. [29]. В частности, используется то обстоятельство, что графит более подвержен травлению атомарным водородом, кислородом, а также газификации под действием высоких температур на поверхности подложки [30]. Также немаловажно создание благоприятных условий в газовой фазе, наличие тех или иных типов радикалов. Так, химические вещества с тетраэдрическим типом гибридизации электронных орбиталей атомов углерода (метан, адамантан) являются более предпочтительными, чем ненасыщенные углеводороды [31]. Еще один из возможных механизмов формирования Aliil - гомогенная нуклеация в плазме фрагментов метастабильной фазы, их сохранение вследствие закалки и последующее осаждение на подложку. Такой процесс реализуется в случае создания реактивной импульсной плазмы, ее разлета и остывания [32].

Скорость роста АПП в случае их получения названными методами зависит, главным образом, от скорости образования в плазме электрического разряда активных частиц, которые встраиваются в пленку. Это зависит как от начальной концентрации частиц в газе, так и от плотности энергии, вкладываемой в объем. Кроме того, от объемной плотности энергии зависит также химический состав образующихся продуктов реакции, а значит, химический состав и свойства образующегося а-С:Н покрытия [33]. Очевидно, что переход к электрическим разрядам атмосферного давления, при условии достижения высокой объемной плотности выделяющейся энергии, а также сохранения благоприятных условий для роста и закалки алмазоподобного углерода, является перспективным вариантом. Так как свойства АПП зависят не только от ее химического состава, но и от морфологии, необходимо учитывать влияние параметров плазмы на процесс гомогенной нуклеации в газовой фазе и на структуру образующихся фрагментов твердой фазы.

Среди разрядов, протекающих при атмосферном давлении, наиболее привлекательным, с нашей точки зрения, является скользящий разряд по диэлектрику. Во-первых, при определенных условиях в искровом канале скользящего разряда достигается выделение значительной энергии за короткое время (~ 100 не). Это приводит к быстрому разогреву канала до высоких температур (несколько тысяч градусов) и столь же быстрому его охлаждению, способствуя образованию и закалке метастабильных фаз в системе углерод-водород. Во-вторых, вся энергия, вкладываемая в скользящий разряд, выделяется в узком слое (~ 0,1 мм) вблизи поверхности подложки, что делает его энергетически эффективным. В-третьих, кратковременный нагрев поверхности подложки под действием скользящего разряда будет способствовать улучшению адгезии а-С:Н пленки к легкоплавким материалам. И наконец, в-четвертых, используя несложные технические решения имеется возможность наносить а-С:Н покрытия в скользящем разряде на подложки большой площади.

Ближайшим аналогом предлагаемого метода получения АПП является осаждение углеводородных пленок на плоские диэлектрические подложки с помощью плазмы барьерного разряда при атмосферном давлении. Как следует из [34], образующиеся аморфные углеводородные покрытия можно отнести к полимероподобным. В этих работах практически не содержится информации о свойствах пленок и о возможном механизме их роста. Барьерный разряд по своей природе и структуре достаточно близок к скользящему разряду в импульсном режиме - пробой газового промежутка также происходит путем развития одиночных микроразрядов, возникновение которых равновероятно по всей площади электродов. Это позволяет наносить а-С:Н пленки на подложки большой площади. Но гораздо более низкая (по сравнению со скользящим разрядом) объемная плотность энергии, выделяемая в канале микроразряда, по нашему мнению, делает невозможным образование твердых а-С:Н пленок. Тем не менее, проведение более глубокого изучения процесса образования а-С:Н пленок с помощью барьерного разряда необходимо для понимания единого механизма образования АПП в плазме импульсных разрядов атмосферного давления.

Резюмируя вышесказанное, цель работы можно сформулировать следующим образом: проведение исследований, направленных на разработку ионно-плазменных методов и изучение процессов осаждения твердых аморфных углеродных и углеводородных покрытий с высокими скоростями роста и/или на подложки большой площади.

Работа была направлена на решение следующих конкретных задач:

1) Исследование характеристик плазмы дугового разряда низкого давления в метане и аргоне в режимах ионно-ассистированного осаждения а-С:Н пленки'и ПИИИ подложки. Изучение влияния параметров импульсного напряжения смещения на свойства а-С:Н пленок в случае как проводящих, так и диэлектрических подложек.

2) Исследование пространственно распределения и динамики плазмы, образующейся при импульсном магнетронном распылении графита. Изучение влияния параметров импульсного напряжения смещения, подаваемого на подложку синхронно с импульсным распылением графита, на свойства образующейся а-С пленки.

3) Исследование влияния электрических параметров импульсных разрядов (барьерного и скользящего) атмосферного давления в среде метана на характеристики получаемых а-С:Н пленок. Разработка физической модели роста а-С:Н пленки.

Научная новизна работы:

1. Впервые показана возможность применения несамостоятельного дугового разряда без катодного пятна в углеводородном газе низкого давления совместно с подачей отрицательного импульсного потенциала смещения на подложку для последовательного проведения плазменно-иммерсионной ионной имплантации (ПИИИ) подложки и ионно-ассистированного осаждения аморфных алмазоподобных углеродных гидрогенизированных (а-С:Н) пленок как на проводящие, так и на плоские тонкие (до 5 мм) диэлектрические подложки. Определена оптимальная энергия на осажденный атом углерода £с~140+200 эВ, при которой может быть получено твердое (#,~20+30 ГПа) а-С:Н покрытие с наибольшим содержанием л/Ауглерода (-50+60%)

2. Впервые экспериментально исследован процесс импульсного магнетронного распыления графита применительно к осаждению аморфных алмазоподобных углеродных (а-С) покрытий на проводящие подложки большой площади. Показано, что твердые (#,¿-20+30 ГПа) а-С пленки осаждаются при подаче на подложку импульсов напряжения смещения отрицательной полярности, синхронизованных с импульсами питания магнетрона. Определена оптимальная энергия на осажденный атом углерода /Гс~100 эВ, при которой может быть получено а-С покрытие с наибольшим содержанием 5р3-углерода (-50+60%).

3. Показано, что подача на подложку импульсов напряжения смещения длительностью т„,л=40+60 мкс и амплитудой игаь>1 кВ позволяет получать а-С.Н и а-С покрытия с лучшей адгезией к кремнию, нержавеющей стали и титану, чем в случае использования импульсов смещения амплитудой ЦШ6=100+500 В и длительностью х,ц^>100 мкс. Эта закономерность наблюдается как в случае осаждения а-С:Н пленок из плазмы дугового разряда в газе низкого давления, так и в случае осаждения а-С пленок методом импульсного магнетронного распыления графита. Показано, что возможными причинами улучшения адгезии являются ионное перемешивание между атомами пленки и подложки на границе раздела, а также релаксация внутренних напряжений в покрытии.

4. Впервые предложен метод осаждения а-С:Н пленок на диэлектрические подложки с помощью скользящего разряда по диэлектрику в среде метана при атмосферном давлении. Показано, что получаемые а-С:Н пленки состоят из гранул диаметром 10-И 00 нм, имеют твердость в пределах 5+10 ГПа и содержат ~ 40+50% водорода. Показано наличие зависимости основных свойств покрытия (твердости, химического состава, прозрачности и др.) от энергии, вложенной в единичный искровой разряд.

5. Предложен механизм образования а-С:Н пленки в плазме скользящего разряда, базирующийся на термодинамически равновесном рассмотрении процессов в газовой фазе и включающий в себя: а) образование углеводородных радикалов в канале единичного искрового разряда вследствие его разогрева до высоких температур (до 9000 К); б) нуклеацию частиц твердой фазы в газовой фазе с последующей их коагуляцией, агломерацией и осаждением гранул на подложку.

Положения, выносимые на защиту:

1. Применение несамостоятельного дугового разряда без катодного пятна в углеродосодержащем газе низкого давления совместно с подачей на подложку отрицательного импульсного напряжения смещения амплитудой 0,5-И2 кВ и длительностью 40+60 мкс с частотой 500+700 Гц позволяет реализовать в зависимости от тока разряда и амплитуды напряжения смещения как процесс предварительной плазменно-иммерсионной ионной имплантации подложки, так и процесс ионно-ассистированного осаждения аморфных алмазоподобных углеродных гидрогенизированных (а-С:Н) пленок на проводящие и тонкие (до 5 мм) диэлектрические подложки.

2. Импульсное магнетронное распыление графита, синхронизованное с подачей на подложку отрицательных импульсов напряжения смещения амплитудой 0,5н-6 кВ и длительностью 40-И 60 мкс позволяет формировать твердое (//^=2СМ-30 ГПа) аморфное углеродное (а-С) покрытие с 50-^60%-ным содержанием алмазоподобной фазы на проводящих подложках.

3. Переход от импульсного смещения с амплитудой \}шь= 100-^500 В и длительностью т„(?,> 100 мкс к импульсному смещению с амплитудой Цп,ь>1 кВ и длительностью т.,„ь=40н-60 мкс приводит к улучшению адгезии а-С:Н и а-С пленок на подложках их кремния, нержавеющей стали и титана. Это справедливо как для осаждения а-С:Н пленок из плазмы дугового разряда в газе низкого давления, так и для осаждения а-С пленок методом импульсного магнетронного распыления графита.

4. В диапазоне энергии от 10 до 40 мДж, вкладываемой в единичный искровой поверхностный разряд, из метана в скользящем разряде атмосферного давления на диэлектрической подложке осаждается аморфная углеводородная (Н/С=0,7-М) относительно твердая (//Ц=5-И0 ГПа) пленка. Данная пленка состоит из аморфных гранул сферической формы размером от 10 до 100 нм в диаметре, формирующихся в газовой фазе и затем осаждающихся на подложку.

5. Свойства аморфных углеводородных покрытий, получаемых из метана в скользящем разряде атмосферного давления, определяются энергией, вложенной в единичный искровой разряд. Экспериментально наблюдаемые зависимости скорости роста пленки и ее химического состава от энерговклада находятся в соответствии с моделью, основанной на следующих положениях: 1) химический состав газовой фазы в искре соответствует случаю термодинамического равновесия; 2) все углеводородные радикалы СНХ (х=НЗ), образовавшиеся в газовой фазе, кластеризуются с образованием частиц твердой фазы, которые затем встраиваются в пленку; 3) при кластеризации происходит частичная дегидрогенизация радикалов.

Научно-практпческая значимость работы:

1. Предложен и реализован в лабораторном масштабе в едином вакуумном цикле метод предварительной ПИИИ подложки и последующего ионно-ассистированного осаждения а-С:Н пленки с использованием несамостоятельного дугового разряда без катодного пятна в углеродосодержащих газах низкого давления. Потенциально данная технология может применяться для нанесения покрытий на большие поверхности, в том числе, на плоские тонкие (до 5 мм) диэлектрики.

2. Исследован процесс импульсного магнетронного распыления графита применительно к физическому газофазному осаждению аморфных углеродных алмазоподобных пленок.

3. Создано оборудование и в лабораторном масштабе реализована технология осаждения а-С пленок методом импульсного магнетронного распыления. Конструкция протяженной цилиндрической магнетронной распылительной системы позволяет потенциально наносить покрытия на подложки большой площади.

4. Показано, что применение импульсов смещения амплитудой Цгаь>1 кВ и длительностью тга/,=40^60 мкс вместо импульсов смещения амплитудой Цгеб= 100-^500 В и длительностью т.у„/,>100 мкс позволяет увеличить адгезию а-С и а-С:Н пленок к подложкам из кремния, титана и нержавеющей стали. Это справедливо как для осаждения а-С:Н пленок с помощью плазмы дугового разряда низкого давления в газе, так для осаждения а-С пленок с помощью импульсного магнетронного распыления графита.

5. Исследован процесс образования аморфной углеводородной пленки на диэлектриках с помощью скользящего разряда в среде метана при атмосферном давлении. Разработана модель, связывающая электрофизические параметры единичного искрового разряда, температуру и химический состав газовой фазы, и характеристики осажденного покрытия.

6. Создано оборудование и в лабораторном масштабе реализован метод нанесения а-С:Н пленки на плоские тонкие (до 5 мм) диэлектрики, в том числе легкоплавкие, с помощью скользящего разряда в среде метана при атмосферном давлении.

Апробация результатов работы.

Материалы работы доложены и обсуждены на следующих конференциях:

1. 4-я всероссийская конференция по модификации поверхности пучками заряженных частиц, Томск, 1996 г.

2. 5-й международный симпозиум по низкотемпературной плазмохимии высокого давления (НАКОИЕ-У), Милови, Чехия, 1996 г.

3. 13-й международный симпозиум по плазмохимии (18РС-13), Пекин, Китай, 1997 г.

4. Международная конференция по пучкам частиц высокой энергии (ВЕАМ8-98), Хайфа, Израиль, 1998 г.

5. 13-я международная конференция по пучкам частиц высокой энергии (ВЕАМ8-2000), Нагаока, Япония, 2000 г.

6. 1-й международный симпозиум по радиационной физике и химии твердого тела, сильноточной электронике и модификации материалов, Томск, 2000 г.

Структура и краткое содержание работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. В работе 173 страницы, включая 49 рисунков, 18 таблиц, 2 приложения и список литературы (139 наименований).

Заключение диссертации по теме «Вакуумная и плазменная электроника», Оскомов, Константин Владимирович

Основные результаты настоящей работы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Впервые экспериментально показана возможность ионно-ассистированного осаждения алмазоподобных а-С:Н пленок из плазмы несамостоятельного дугового разряда без катодного пятна в газе низкого давления, генерируемой плазменным источником с накаленным катодом. Подача на подложку отрицательного импульсного потенциала смещения амплитудой 0,5+12 кВ, длительностью 40+60 мкс и частотой 500+700 Гц позволяет реализовать в зависимости от тока разряда как предварительную ПИИИ подложки, так и ионно-ассистировнное осаждение твердых (7/ц~20+30 ГПа) а-С:Н пленок с 50+60%-ным содержанием алмазоподобной фазы на проводящие и тонкие (до 5 мм) диэлектрические подложки. Определены параметры процесса предварительной плазменно-иммерсионной имплантации подложки. Установлена оптимальная энергия на осажденный атом углерода Ес~\50+240 эВ, при которой может быть получено а-С:Н покрытие с наибольшим содержанием яр3-углерода (-60%).

2. Впервые экспериментально исследовано импульсное магнетронное распыление графита применительно к осаждению аморфных алмазоподобных углеродных (а-С) покрытий на проводящие подложки. Показано, что твердые 20+30 ГПа) а-С пленки с 50+60%-ным содержанием алмазоподобной фазы осаждаются при подаче на подложку импульсов напряжения смещения отрицательной полярности амплитудой 0,1+6 кВ и длительностью 40+160 мкс, синхронизованных с импульсами питания магнетрона. Определена оптимальная энергия на осажденный атом углерода £с~Ю0 эВ, при которой может быть получено а-С покрытие с наибольшим содержанием яр3-углерода (—60%).

3. Показано, что подача на подложку импульсов напряжения смещения длительностью ххиь=40+60 мкс и амплитудой и.гаь>1 кВ позволяет получать а-С:Н и а-С покрытия с лучшей адгезией к кремнию, нержавеющей стали и титану, чем в случае использования импульсов смещения амплитудой Цшь=100+500 В и длительностью тгаг,>100 мкс. Эта закономерность наблюдается как в случае осаждения а-С:Н пленок с помощью плазмы дугового разряда низкого давления в газе, так и в случае осаждения а-С пленок с помощью импульсного магнетронного распыления графита. Показано, что возможными причинами улучшения адгезии являются ионное перемешивание между атомами пленки и подложки на границе раздела, а также релаксация внутренних напряжений в покрытии под действием ионной бомбардировки.

4. Впервые показано, что в диапазоне энергии от 10 до 40 мДж, вкладываемой в единичный поверхностный искровой разряд, на поверхности диэлектрика из метана в скользящем разряде образуются относительно твердые (Яц=6+9 ГПа) и прозрачные в видимом диапазоне (а-5-104 м"1 для Я=530 нм) а-С:Н пленки, содержащие 40+50% водорода, скорость роста которых достигает 100 мкм/ч. Впервые показано, что получаемые а-С:Н пленки состоят из гранул диаметром 10+100 нм, которые образуются в газовой фазе. Показано наличие зависимости основных свойств покрытия (твердости, химического состава, прозрачности и др.) от энергии, вложенной в единичный искровой разряд.

5. Предложен механизм образования а-С:Н пленки в плазме скользящего разряда, базирующийся на термодинамически равновесном рассмотрении процессов в газовой фазе и включающий в себя: а) образование углеводородных радикалов в канале единичного искрового разряда вследствие его разогрева до высоких температур (до 8000 К); б) нуклеацию частиц твердой фазы в газовой фазе с последующей их коагуляцией, агломерацией и осаждении гранул на подложку. Экспериментально наблюдаемые зависимости скорости роста пленки и ее химического состава от энерговклада на молекулу СН4 находятся в соответствии с моделью, основанной на следующих положениях: 1) химический состав газовой фазы в искре соответствует случаю термодинамического равновесия; 2) все углеводородные радикалы СНХ (х=1+3), образовавшиеся в газовой фазе, кластеризуются с образованием частиц твердой фазы, половина из которых (из-за геометрического фактора) затем встраивается в пленку; 3) при кластеризации происходит частичная дегидрогенизация радикалов.

Автор выражает благодарность С.П. Бугаеву и Н.С. Сочугову, под руководством которых была выполнена данная работа.

Автор признателен A.B. Козыреву и A.JI. Барденштейну за плодотворные обсуждения и помощь в выполнении расчетов.

Автор благодарит П.M. Щанина и H.H. Коваля за предоставленный для экспериментов генератор плазмы.

Автор также благодарит В.Г. Подковырова, C.B. Смайкину и A.A. Соловьева за участие в проведении экспериментов.

Автор также признателен А.Д. Коротаеву, А.Н. Тюменцеву, A.A. Миллеру и В.А. Кувшинову, оказавшим содействие в выполнении электронно-микроскопических и химических анализов образцов покрытий и за плодотворные обсуждения результатов исследований.

Автор считает приятным долгом поблагодарить М.Д. Ефремова за исследования образцов покрытий методом рамановской спектроскопии (КРС) и за плодотворные обсуждения их результатов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Оскомов, Константин Владимирович, 2001 год

1. S.Aisenberg, R.Chabot. 1.n-beam deposition of thin films of diamondlike carbon // J. Appl. Phys. - 1971. -V. 42. - №7. - P. 2953.-2958.

2. С V. Deshpandey, R.F. Bunshah. Diamond and diamond-like films: deposition processes and properties // J. Vac. Sci. Technol. A. 1989.-V. 7. - №3. - P. 2294 - 2302.

3. H. Tsai, D.P. Bogy. Characterization of diamondlike carbon films and their application as overcoats on thin-film media for magnetic recording // J. Vac. Sci. Technol. A. 1987. - V. 5. -№6. - P. 3287 - 3312.

4. A. Grill. Electrical and optical properties of diamond-like carbon // Thin Solid Films. 1999. -V. 355 - 356. - P. 189 - 193.

5. B.F. Coll, M. Chhowalla. Amorphous diamond film by enhanced arc deposition // Surf. Coat. Technol. 1996. - V. 79. - P. 76 - 86.

6. Pulsed laser deposition of diamond-like amorphous carbon films from graphite and polycarbonate targets/ A.A. Voevodin, S.J.P. Laube, S.D. Walck, J.S. Solomon, M.S. Donley, J.S. Zabinsky // J. Appl. Phys. 1995. - V. 78. - №3. - P. 4123 - 4130.

7. M. Kitabatake, K. Wasa. Diamond film by ion-assisted deposition at room temperature // J. Vac. Sci. Technol. A. 1988. - V. 6. - №3. - P. 1793 - 1797.

8. X. Jiang, K. Reichelt, B. Stritzker. Mechanical properties of a-C:H films prepared by plasma decomposition of C2H2 // J. Appl. Phys. 1990. - V. 68. - №3. - P. 1018 - 1022.

9. High rate deposition of ta-C:H using an electron cyclotron wave resonance plasma source / N.A. Morrison, S.E. Rodil, A.C. Ferrari, J. Robertson, W.I. Milne // Thin Solid Films. 1999. -V. 337. - P. 71 - 73.

10. M. Ham, K.A. Lou. Diamond-like carbon films grown by large-scale DC plasma CVD reactor: system, design, film characteristics, and applications // J. Vac. Sci. Technol. A. 1990. - V. 8. -№3. - P. 2143 -2149.

11. Fast deposition of amorphous hydrogenated carbon by an expanding cascaded arc plasma / A.J.M. Buuron, M.C.M. van de Sanden, W.J. van Ooij, D.C. Schram // in proceedings of CEP-93, Antibes, France. 1993. - P. 89 - 91.

12. F. Seitz, J.S. Koehler / in"Progress in Solid State Physics". New-York: Academic. - 1957. - V. 2. - P. 30.

13. S. Aisenberg. The role of ion-assisted deposition of diamond-like carbon films // J. Vac. Sci. Technol. A. 1990. - V. 8. - №3. - P. 2150 - 2154.

14. Y. Lifshitz, G.D. Lempert, E. Grossman. Substantiation of subplantation model for diamondlike film growth by atomic force microscopy // Phys. Rev. Lett. 1994. - V. 72. -№17. - P. 2753 - 2756.

15. C. Munson, I.Henins, B.P. Wood. Diamond-like carbon deposition for tribologycal applications at Los-Alamos National Laboratory // in proceedings of MRS symposium. 1995. - V. 383.

16. Plasma source ion-implantation technique for surface modification of materials / J.R. Conrad, J.L. Radtke, R.A. Dodd, F.J. Worzala, N.C. Tran // J. Appl. Phys. 1987. - V. 62. - №11. - P. 4591 - 4596.

17. S.P. Bugaev, N.S. Sochugov. Production of large-area coatings on glasses and plastics // Surf. Coat. Technol. 2000. - V. 131. - №1-3. - P. 472 - 478.

18. E. Mounier, E. Quesnel, Y. Pauleau. Plasma diagnostics and characterization of amorphous carbon thin film deposited by magnetron sputtering // New Diamond and Diamond-like Films. Advances in Science and Technology. 1995. - V. 6. - P. 183 - 190.

19. E. Mounier, Y. Pauleau. Mechanism of intrinsic stress generation in amorphous carbon prepared by magnetron sputtering // Diamond and Related Materials. 1997. - V. 6. - №9. - P. 1182 - 1191.

20. Diamond-like carbon deposition for tribological applications at Los Alamos National Laboratory / K.C. Walter, M. Nastasi, H. Kung, et. al. //in proceedings of MRS symposium. -1995. -V. 383.

21. Д.П. Борисов, H.H. Коваль, П.М. Щанин. Генерация объемной плазмы дуговым разрядом с накаленным катодом // Известия ВУЗов. Физика. 1994. - Т. 37. - №3. - С. 115 - 120.

22. Large-scale implantation and deposition research at Los Alamos National Laboratory / B.P. Wood, 1. Henins, W.A. Reass, D.J. Rej, et. al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 1995. - V. 96. - P. 429 - 434.

23. Adhesion strength of DLC films on glass with mixing layer prepared by IBAD / Y. Funada, K. Awazu, H. Yasui, T. Sugita // Surf. Coat. Technol. 2000. - V. 128 - 129. - P. 308 - 312.

24. Effect on intrinsic growth stress on the Raman spectra of vacuum-arc-deposited amorphous carbon films / J.W. Ager III, S. Anders, A. Anders, I.G. Brown // Appl. Phys. Lett. 1995. - V. 66. - № 25 - P. 3444 - 3446.

25. Diamond deposition using a planar RF inductively coupled plasma / S.P. Bozeman, D.A. Tucker, B.R. Stoner, J.T. Glass, W.M. Hooke // Appl. Phys. Lett. 1995. - V. 66. - №26. - P. 3579 - 3581.

26. X. Ying, X. Xu. CVD diamond thin film for IR optics and X-ray optics // Thin Solid Films. -2000.-V. 368.-P. 297 299.

27. S.K. Baldwin, T.G. Owano, C.H. Kruger. Increased deposition rate of chemically vapor deposited diamond in a DC arcjet with a secondary with a secondary discharge // Appl. Phys. Lett. 1995. - V. 67. - №2. - P. 194 - 196.

28. В.П. Варнин. Роль термодинамических и кинетических факторов при росте алмаза из газовой фазы // Техника средств связи. 1991. - Вып.4. - С. 70 - 97.

29. Д.В. Федосеев, А.В. Лаврентьев, И.Г. Варшавская. Полимеризация паров адамантана в электрическом разряде // ДАН. 1986. - Т.291. - №4. - С. 917 - 919.

30. J. Szimidt, A. Jakubowsky, A. Michalski, A.Rusek // Thin Solid Films. 1983. - V. 110. - P. 7.

31. R. Schwarz, I. Salge // in Proceedings of 11th Int. Symp. on Plasma Chemistry, Loughborough, England. 1993. -V. 3. - P. 1071.

32. Effect of source gas and deposition method on friction and wear performance of diamondlike carbon films / A. Edemir, G.R. Fenske, J. Terry, P.Willbur // Surf. Coat. Technol. 1997. - V. 94-95.-P. 525 - 530.

33. Diamond-like carbon films grown by very high frequency (100 MHz) plasma enhanced chemical vapor deposition technique / S. Kumar, P.N. Dixit, D. Sarangi, R. Bhattacharyya // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 69. - № 1. - P. 49 - 51.

34. Effect of the substrate temperature on the deposition of hydrogenated amorphous carbon PACVD at 35 kHz / R. Gago, O. Sanchez-Garrido, A. Climent-Font et. al. // Thin Solid Films. 1999 -V. 338.-P. 88 - 92.

35. F.M. Kimock, B.J. Knapp // Surf. Coat. Technol. 1993. - V. 56. - P. 273.

36. J. Cui, Y. Ma, R. Fang. Species characterization for a DC biased hot filament growth of diamond using spatial resolved optical emission spectroscopy // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 69. - №21. - P. 3170 - 3172.

37. J.S. Kim, M.A. Cappelli. Diamond film synthesis in low-pressure premixed methane-oxygen flames // Appl. Phys. Lett. 1995. - V. 67. - №8. - P. 1081 - 1083.

38. Highly tetrahedral amorphous carbon films with low stress / M. Chhowalla, Y. Yin, G.A.J. Amaratunga, et.al. // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 69. - №16. - P. 2344 - 2346.

39. Hardness, elastic modulus, and structure of very hard carbon films produced by cathodic-arc deposition with substrate pulse biasing / G.M. Pharr, D.L. Callahan, S.D. McAdams, et. al. // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 68. - №6. - P. 779 - 781.

40. Z. Feng, K. Komvopoulos, I.G. Brown. Effect of amorphous carbon film structure on diamond nucleation // J. Appl Phys. 1995. - V. 78. - №4. - P. 2720 - 2724.

41. Thick stress-free amorphous tetrahedral carbon films with hardness near that of diamond / T.A. Friedmann, J.P. Sullivan, J.A. Knapp, et. al. // Appl. Phys. Lett. 1997. - V. 71. - №26. - P. 3820 - 3822.

42. Surface morphology of laser deposited diamondlike films by atomic force microscopy imaging / H. Park, Y.-K. Hong, J. S. Kim, et. al. // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 69. - №6. - P. 779 -781.

43. The investigation of thermal effect on the properties of pulsed laser deposited diamond-like carbon films / H.-S. Jung, H.-H. Park, S.S. Pang, S.Y. Lee // Thin Solid Films. 1998. - V. 332. - P. 103 - 108.

44. Sputter deposition of dense diamond-like carbon films at low temperature / J.J. Cuomo, J.P. Doyle, J. Bruley, J.C. Liu // Appl. Phys. Lett. 1991. - V. 58. - №5. - P. 466 - 468.

45. Mechanical and tribological properties of non-hydrogenated DLC films synthesized by IB AD / Q. Jun, L. Jianbin, W. Shizhu, W. Jing, L. Wenzhi // Surf. Coat. Technol. 2000. - V. 128 -129. - P. 324 - 328.

46. N. Sawides. Four-fold to three-fold transition in diamond-like amorphous carbon films: a study of optical and electrical properties // J. Appl. Phys. 1985. - V. 58. - №1. - P. 518 - 521.

47. Correlations between the substrate temperature, properties and tribological performance of sputter-deposited carbon films / E. Mounier, P. Juliet, E. Quesnel, Y. Pauleau, M. Dubus // in proceedings of MRS symposium. 1995. - V. 383. - P. 465 - 470.

48. Effect of the substrate temperature on the physical characteristics of amorphous carbon films deposited by DC magnetron sputtering / E. Mounier, F. Bertin, M. Adamik, Y. Pauleau, P.B. Barna//Diamond and Related Materials. 1996. -V. 5. - P. 1509 - 1515.

49. S Logothetidis. Hydrogen-free amorphous carbon films approaching diamond prepared by magnetron sputtering // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 69. - №2. - P. 158 - 160.

50. M. Gioti, S. Logothetidis, С. Charitidis. Stress relaxation and stability in thick amorphous carbon films deposited in layer structure // Appl. Phys. Lett. 1998. - V. 73. - №2. - P. 184 -186.

51. S. Logothetidis, C. Charitidis. Elastic properties of hydrogen-free amorphous carbon thin films and their relation with carbon-carbon bonding // Thin Solid Films. 1999. - V. 353. - P. 208 -213.

52. S.R. Kasi, H. Kang, J.W. Rabalais. Chemically bonded diamondlike films from ion-beam deposition // J. Vac. Sci. Technol. A. 1988. - V. 6. - №3. - P. 1788 - 1792.

53. Laser deposition of diamondlike carbon films at high intensities / F. Qian, R.K. Singh, S.K. Dutta, P.P. Pronko//Appl. Phys. Lett. 1995. -V. 67. -№21. - P. 3120-3122.

54. M.M.M. Bilek, M.Chhowalla, W.I. Milne. Influence of reactive gas on ion energy distributions in filtered cathodic vacuum arcs // Appl. Phys. Lett. 1997. - V. 71. - №13. - P. 1777 - 1779.

55. Nanocrystallites in a tetrahedral amorphous carbon films / S. Ravi, P. Silva, W. I. Milne, et. al. // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 69. - №4. - P. 491 - 494.

56. P.J. Martin, A. Bendavid, H. Takikawa. Ionized plasma deposition and filtered arc deposition: processes, properties and applications // J. Vac. Sci. Technol. A. 1999. - V. 17. - №4. - P. 2351 - 2359.

57. Properties of amorphous diamond films prepared by a filtered cathodic arc / R. Lossy, D.L. Pappas, R.A. Roy, et. al. // J. Appl. Phys. 1995. - V. 77. - №9. - P. 4750 - 4756.

58. А.И. Маслов, Г.К. Дмитриев, Ю.Д. Чистяков. Импульсный источник углеродной плазмы для технологических целей // Приборы и техника эксперимента. 1985. - №3. - С. 146 -149.

59. Heat treatment of cathodic arc deposited amorphous hard carbon films / S. Anders, J.W. Ager III, G.M. Pharr, T.Y. Tsui, I.G. Brown // Thin Solid Films. 1997. - V. 308 - 309. - P. 186 -190.

60. Thermal stability of amorphous hard carbon films produced by cathodic arc deposition / S. Anders, J. Diaz, J.W. Ager III, R.Y. Lo, D.B. Bogy // Appl. Phys. Lett. 1997. - V. 71. - №23. -P. 3367 - 3369.

61. S.M. Rossnagel, M.A. Russak, J.J. Cuomo. Pressure and plasma effects on the properties of magnetron sputtered carbon films // J. Vac. Sci. Technol. A. 1987. - V. 5. - №4. - P. 2150 -2153.

62. А.Ф. Белянин, А.П. Семенов, Б.В. Спицин. Многофункциональное пучково-плазменное устройство для выращивания и размерной обработки тонких пленок // Приборы и техника эксперимента. 1995. - №4. - С. 185 - 190.

63. J. Musil, М. Misina, D. Hovorka. Planar magnetron sputtering discharge enhanced with radio frequency or microwave magnetoactive plasma // J. Vac. Sci. Technol. A. 1997. - V. 15. -№4. - P. 1999 - 2006.

64. N. Sawides. Optical constants and associated functions of metastable diamondlike amorphous carbon films in the energy range 0.5 7.3 eV // J. Appl. Phys. - 1986. - V. 59. - №12. - P. 4133 -4145.

65. J. Musil. Sputtering of Thin Films // Kovine, zlitine, technologije. 1997. - V. 31. - №1 - 2. -P. 107 - 111.

66. Д. К. Мозгрин, И. К. Фетисов, Г. В. Ходаченко. Экспериментальное исследование сильноточных форм квазистацтонарного разряда низкого давления в магнитном поле // Физика плазмы. 1995. - Т. 21. - №5. - С. 422 - 433.

67. Ch. Wild, J. Wagner, P. Koidl. Process monitoring of a-C:H plasma deposition // J. Vac. Sci. Technol. A. 1987. - V. 5. - №4. - P. 2227 - 2230.

68. The properties of a-C:H films deposited by plasma decomposition of C2H2 / J.W. Zou, K. Schmidt, K. Reichelt, B. Dischler // J. Appl. Phys. 1990. -V. 67. - №1. - P. 487 -494.

69. Diamond-like carbon films with extremely low stress/ S. K. Kumar, D. Sarangi, P. N. Dixit, et. al. // Thin Solid Films. 1999. - V. 346. - P. 130 - 137.

70. T. Wydeven, P. Wood. Transmission, hardness, and compressive stress of amorphous hydrocarbon films grown from mixtures of a hydrocarbon vapor and permanent gases// Journal of Applied Polymer Science. 1990. - V. 46. - P. 273 - 288.

71. Recent advances in plasma source ion implantation at Los Alamos National Laboratory / C. P. Munson, R. J. Faehl, I. Henins et. al. // Surf. Coat. Technol. 1996. - V. 84. - P. 528 - 236.

72. Characterization and enhanced properties of plasma immersion ion processed diamond-like carbon films / X.M. Xe, J.-F. Bardeau, K.C. Walter, M. Nastasi // J. Vac. Sci. Technol. A. -1999. V. 17. - №5. - P. 2525 - 2530.

73. Deposition of diamond-like carbon films using plasma source ion implantation with pulsed plasmas / S. Miyagawa, S. Nakao, K. Saitoh, K. Baba, Y. Miyagawa // Surf. Coat. Technol. -2000. V. 128 - 129. - P. 260 - 264.

74. K. Baba, R. Hatada. Formation of amorphous carbon thin film by plasma source ion implantation // Surf. Coat. Technol. 1998. - V. 103 - 104. - P. 235 - 239.

75. Deposition of tetrahedral hydrogenated amorphous carbon using a novel electron cyclotron wave resonance reactor // M. Weiler, K. Lang, E. Li, J. Robertson // Appl. Phys. Lett. 1998. -V. 72. -№ 11. -P. 1314- 1316.

76. Effect of negative DC bias voltage on mechanical properties of a-C:H films deposited by ECR plasma / K. Kamata, T. Inoue, H. Saitoh, K. Maruyama // J. Appl. Phys. 1995. - V. 78. - №2. - P. 1394 - 1396.

77. J.W.A.M. Gielen, M.C.M. van de Sanden, D.C. Schram. Plasma beam deposited amorphous hydrogenated carbon: improved film quality at higher growth rate // Appl. Phys. Lett. 1996 -V. 69. -№2. - P. 152 - 154.

78. Treatment of hazardous organic wastes using wet air plasma oxidation / W.H. McCulla, L.A. Rosocha, W.C. Neely, et. al. // in proceedings of 1st INEL Plasma Applications to Waste Treatment Workshop, Idaho Falls, Idaho, USA. 1991. - P. 1 - 25.

79. U. Kogelschatz, B. Eliasson. Modeling and application of silent discharge plasma // IEEE Trans, on Plasma Science. 1991. - V. 19. - №2. - P. 309 - 325.

80. Самойлович В.Г., Гибалов В.И., Козлов К.В. Физическая химия барьерного разряда. М.: Изд-во МГУ, 1989. - 176 с.

81. K. Ishimaru, K. Okazaki. Chemical vapor deposition of silicon oxide films using nonequilibrium pulsed dielectric barrier discharge plasma // in proceedings of 14th Int. Symp. on Plasma Chemistry, Prague, Czech Republic. 1999. - V. 3. - P. 1281 - 1286.

82. Шорин В.П., Журавлев О.А., Федосов А.И., Марков В.П. Процессы формирования скользящего разряда на диэлектрических подложках с потенциальным барьером. М.: Издательская корпорация «Логос», 2000. - 152 с.

83. С И. Андреев, Е.А. Зобов, А.Н. Сидоров. Исследование скользящей искры в воздухе // ПМТФ. 1978. - №3. - С. 38 - 43.

84. Д.Ю. Зарослов, Т.П. Кузьмин, В.Ф. Тарасенко. Скользящий разряд в С02 и эксимерных лазерах // Радиотехника и электроника. 1984. - Т. 29. - №7. - С. 1217 - 1241.

85. Баранов В.Ю., Борисов В.М. и др. Исследование процессов формирования и протекания скользящего разряда (препринт). М.: Изд-во ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1981. - 58с.

86. Развитие поверхностного разряда по диэлектрику с большой диэлектрической проницаемостью в газе в наносекундном диапазоне / Б.М. Ковальчук, В.В. Кремнев, Г.А. Месяц, Я.Я. Юрике //ПМТФ. 1973. - №1. - С. 48 - 55.

87. А с. 1600564 СССР, МКИ HOIT 1/20. Способ получения сегнетоэлектрических пленок на диэлектрической подложке / О.А. Журавлев, А.В. Кислецов, А.П. Кусочек (СССР). № 4495814; заявлено 11.07.88.

88. Базелян Э. М., Райзер Ю. П. Искровой разряд. Учебное пособие для вузов. М.: Изд-во МФТИ, 1997.-320 с.

89. X. Armand, N. Herlin, I. Voicu, M. Caucheiter // J. Phys. Chem. Solids. 1997. - V. 58. - P. 1853.

90. Laser-induced particle formation and coalescence in a methane discharge / W.W. Stoffels, E. Stoffels, G. Ceccone, F. Rossi // J. Vac. Sci. Technol. A. 1999. - V. 17. - №6. - P. 3385 -3392.

91. Laser-induced chemical vapor deposition of nanostructured silicon carbonitride films/ W. F. A. Besling, A. Goossens, B. Meester, J. Schoonman // J. Appl. Phys. 1998. - V. 88. - №1. - P. 544 - 553.

92. Two-dimensional model for thermal plasma chemical vapor deposition/ D. Kolman, J. Heberlein, E. Pfender, R. Young // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 1996. - V. 16. -№1. - P. 57S - 69S.

93. Hydrogen-argon plasma with methane addition / S. Bourish, E. Ershov-Pavlov, S. Megy, J.-M. Baronett // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 1995. - V. 15. - №¡2. - P. 333 - 351.

94. R. Sobczynski, H. Lange. Dynamics of the formation and decay of C2 radical in a pulse discharge in methane // Plasma Chemistry and Plasma Processing. 1986. - V. 6. - №4. - P. 429 - 436.

95. А.В. Козырев, Ю.Д. Королев, К.А. Тинчурин. Формирование искрового канала в азоте при пробое сильноперенапряженных промежутков // Физика плазмы. 1988. - Т. 14. -№8. - С. 1003 - 1007.

96. D. К. Davies, L. Е. Kline, W. Е. Bies. Measurements of swarm parameters and derived electron collision cross sections in methane // J. Appl. Phys. 1989. - V. 65. - №9. - P. 3311 - 3323.

97. Методы исследования плазмы /Под ред. В, Лохте-Хольтгревена. М.: Мир, 1971. - 552 с.

98. R. Vuppuladhadium, Н. Е. Jackson, R. L. С. Wu. Raman scattering from hydrogenated amorphous carbon films // J. Appl. Phys. 1995. - V. 77. - №6. - P. 2714 - 2718.

99. W. Jacob, M. Unger. Experimental determination of the absorption strength of C-H vibrations for infrared analysis of hydrogenated carbon films // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 68. - №4. -P. 475 - 477.

100. JT. Беллами. Инфракрасные спектры сложных молекул. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. - 590 с.

101. М. Cardona. Vibrational spectra of hydrogen in silicon and germanium // Phys. Stat. Sol. B. -1983. V. 118. - №2. - P. 463 -481.

102. ZrN/Cu nanocomposite film a novel superhard material / J.Musil, P. Zeman, H. Hruby, P.H. Mayhofer// Surf. Coat. Technol. - 1999. - V. 120 - 121. - P. 179 - 183.

103. A. Hallil, B. Despax. Internal r. f. plasma parameters, correlated with structure and properties of deposited hydrocarbon films // Thin Solid Films. 2000. - V. 358. - P. 30 - 39.

104. Физические величины: справочник / Под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - С. 422 - 428.

105. Role of ion energy in determination of the sp3 fraction of ion beam deposited carbon films / E. Grossman, G.D. Lempert, J. Kulik, D. Marton, J.W. Rabalais, Y. Lifshitz // Appl. Phys. Lett. -1996. -V. 68. №9. - P. 1214- 1216.

106. On the hardness of a-C:H films prepared by methane plasma decomposition / F.C. Marquez, R.G. Lacerda, G.F. Odo, C.M. Lepienski // Thin Solid Films. 1998. - V. 332. - P. 113 - 117.

107. L.E. Kline, W.D. Partlow, W.E. Bies. Electron and chemical kinetics in methane rf glow-discharge deposition plasmas // J. Appl. Phys. 1989. - V. 65. - №1. - P. 70 - 78.

108. B. Dischler, A. Bubenzer, P. Koidl. Hard carbon coatings with low optical absorption // Appl. Phys. Lett. 1983. - V. 42. - №8. - P. 636 - 638.

109. С И. Андреев, Б.И. Орлов. К теории развития искрового разряда. I // ЖТФ. 1965. - Т. 26. - №8. -С. 1411 - 1418.

110. Месяц Г. А. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М.: Советское радио, 1974.-250 с.

111. А. V. Kirikov, V.V. Ryzhov, A.I. Suslov. Kinetics of CHX radicals in a spark discharge in methane // in proceedings of 14th Int. Symp. on Plasma Chemistry, Prague, Czech Republic. -1999. V. 2. - P. 921 - 925.

112. Бугаев С. П., Оскомов К. В., Сочугов Н. С. Устройство для химического газофазного осаждения аморфных гидрогенизированных углеродных пленок на диэлектрики. Патент РФ №2149216 от 20.08.1998 г.

113. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва -М.: Наука, 1980. -478 с.

114. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика (часть I). -М.: Наука, 1976. 584 с.

115. Грин X., Лейн В. Аэрозоли пыли, дымы, туман. - М.: Химия, 1972. - 428 с.

116. Краткий справочник физико-химических величин/ Под. ред. А.А. Равделя и A.M. Пономаревой. СПб.: Специальная Литература, 1998. - С. 179 - 186.

117. Свойства алмазоподобных пленок, полученных в барьерном разряде при атмосферном давлении / С.П. Бугаев, А.Д. Коротаев, К.В. Оскомов, Н.С. Сочугов // ЖТФ. 1997. - Т. 67. - №8,- С. 99 - 104.

118. Use of the hydrocarbon plasma of low-pressure arc discharge for deposition of highly adhesive a-C:H films / S.P. Bugaev, K.V. Oskomov, V.G. Podkovyrov, S.V. Smaykina, N.S. Sochugov // Surf. Coat. Technol. 2000. - V. 135. - P. 18 - 26.

119. Ion-assisted Magnetron Sputtering Deposition of ta-C films / S.P. Bugaev, KV. Oskomov, V.G. Podkovyrov, S.V. Smaykina, N.S. Sochugov//Thin Solid Film. 2001. - V. 389. - P.16 - 26.

120. К Bewilogua, D. Wagner. The effect of secondary electrons in the ion plating deposition of amorphous hydrogenated carbon (a-C:H) films // Vacuum. 1991. - V. 42. - №7. - P. 473 -476.o*; f ГОСУДл;'. ^„äje/1. МотзййгJyjJf-О- О J