Осаждение поликристаллических алмазных пленок в аномальном тлеющем разряде тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат технических наук Линник, Степан Андреевич

• Линник, Степан Андреевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Линник, Степан Андреевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление

Введение

Глава 1 .Свойства, области применения и методы синтеза поликристаллических алмазных пленок (литературный обзор)

1.1 Структура и свойства алмаза

1.1.1 Структура алмаза

1.1.2 Свойства алмаза

1.2 Метод осаждения алмаза из газовой фазы

1.3 Термические и плазменные методы осаждения алмаза из газовой фазы

1.3.1 Метод горячей нити

1.3.2 Осаждение в плазме СВЧ-разряда

1.3.3 Осаждение в плазме индукционного разряда

1.3.4 Высокоскоростное плазмотронное осаждение

1.3.5 Осаждение алмазных пленок в оксиацетиленовом пламени

1.4 Плазмохимические реакторы для осаждения алмаза в плазме тлеющего разряда

1.5 Области применения алмазных пленок, синтезируемых методом СУГ)

1.5.1 Режущий инструмент

1.5.2 Оптические окна

1.5.3 Теплоотводы на основе алмазных пленок

1.5.4 Другие применения алмазных пленок

1.6 Выводы к главе 1

Глава 2. Экспериментальная установка и используемое оборудование

2.1 Реактор на основе аномального тлеющего разряда

2.1.1 Конструкция плазмохимического реактора

2.1.2 Разрядная система

2.1.3 Стабилизация положения плазменного шнура и система газоподачи

2.1.4 Особенности питания разряда

2.2 Анализ плазмы методом оптико-эмиссионной спектроскопии

2.3 Методы исследования пленок

2.3.1 Микроскопические методы исследования

2.3.2 Методы определения фазового состава

2.3.3 Элементный анализ

2.3.4 Определение равномерности толщины алмазных пленок

2.3.5 Исследование механических свойств пленок

2.4 Выводы ко 2 главе

Глава 3. Экспериментальные исследования аномального тлеющего разряда и оптико-эмиссионная спектроскопия плазмы

3.1 Исследование влияния состава газовой смеси, межэлектродного расстояния и давления на характеристики разряда

3.1.1 Зависимость вольтамперной характеристики разряда от состава газовой смеси

3.1.2 Влияние межэлектродного расстояния на характеристики разряда

3.1.3 Влияние давления в реакторе

3.2 Оптико-эмиссионная спектроскопия плазмы

3.2.1 Анализ оптико-эмиссионного спектра плазмы тлеющего разряда

3.2.2 ОЭС - как инструмент количественного анализа радикалов в плазме

3.2.3 Исследование распределения активных радикалов по сечению плазмы

3.2.4 Выбор оптимальных условий осаждения пленок на основе оптико-эмиссионных спектров

3.3 Выводы к 3 главе

Глава 4. Осаждение алмазных пленок из плазмы аномального тлеющего разряда

4.1 Методика синтеза алмазных пленок

4.1.1 Техника зародышеобразования на разных типах подложек

4.1.2 Осаждение пленок алмаза из плазмы разряда

4.1.3 Получение "свободных" алмазных пленок

4.2 Морфология поверхности, элементный и фазовый состав пленок

4.3 Осаждение алмазных пленок на твердосплавный режущий инструмент

4.3.1 Повышение адгезии пленок методом химического травления

4.3.2 Экспериментальное исследование адгезионных свойств и износостойкости алмазных покрытий

4.4 Выводы к 4 главе

Основные результаты и выводы

Список литературы

Приложение А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Осаждение поликристаллических алмазных пленок в аномальном тлеющем разряде»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время алмаз известен как материал, обладающий исключительной совокупностью уникальных свойств. Экстремальные значения твердости, теплопроводности, прозрачности, химической инертности и многих других свойств делают алмаз крайне привлекательным для использования практически в любой отрасли науки и техники. Но такие факторы как, его крайне высокая стоимость, трудность обработки и малые размеры, серьезно ограничивают области применения монокристаллического алмаза, несмотря на развитие метода синтеза при высоких давлениях и температурах (НРНТ).

Развитие технологии газофазного осаждения (СУБ) позволило создавать не только монокристаллы, но и поликристаллический алмаз в виде пленок и пластин. Благодаря этому в настоящее время поликристаллический алмаз применяется в качестве упрочняющих и износостойких покрытий на режущем инструменте, выводных окон мощных лазеров, гиротронов и синхротронов, высокоэффективных теплоотводов для силовой электроники, корозионностойких полупроводниковых электрохимических электродов и др.

Несмотря на интенсивное развитие методов газофазного осаждения стоимость алмазного материала на сегодняшний день еще слишком высока для широкого применения. Главными причинами этого являются высокая сложность технологического процесса, высокие капитальные и эксплуатационные затраты, а кроме того низкая скорость роста и ограниченная площадь осаждения алмаза.

В качестве альтернативы наиболее распространенным сейчас методам осаждения в микроволновой плазме и при помощи горячей нити весьма многообещающими представляется метод, в котором углеродсодержащий газ активируется тлеющим разрядом. Простота оборудования, относительно высокие скорости роста алмаза, а также большие площади осаждения могли бы сделать этот метод наиболее привлекательным для применения в промышленности. Но, несмотря на достоинства, существующие конструкции плазмохимических реакторов на основе тлеющего разряда имеют серьезные недостатки:

подложка является частью разрядной системы, что затрудняет контроль ее температуры;

крайне высокая избирательность к материалу подложки, ее форме и размерам; загрязнение пленки продуктами эрозии электродов;

Помимо этого практически отсутствуют систематические исследования процесса осаждения из плазмы тлеющего разряда, позволяющие сделать выводы о влиянии состава исходной газовой смеси и состава плазмы над подложкой на рост алмазных пленок.

Все вышеизложенное обуславливает актуальность разработки конструкции плазмохимического реактора, лишенного описанных недостатков без ущерба для скорости и площади осаждения, и проведения исследований плазмохимических процессов в разряде, влияющих на процесс осаждения алмаза.

Работа выполнялась при поддержке ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007—2013 годы»: ГК № 16.516.11.6100 от 08.07.2011 «Разработка научно-технических основ повышения надежности и долговечности светодиодных световых приборов повышенной мощности для увеличения освещенности» (2011 - 2012 гг.), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы: ГК № П830 от 24.05.2010 «Разработка технологий ядерного топлива перспективных ядерных энергетических установок» (2010 - 2012 гг.), ГК № Н.46.45.90.11.1149 от 28.04.2011 с государственной корпорацией «РОСАТОМ» «Разработка технологии и установки для нанесения функциональных покрытий на поверхность таблетированного и микрокапсулированного ядерного топлива» (2011 г.).

Цель выполненной работы состоит в разработке метода и изучении закономерностей формирования поликристаллических алмазных пленок в плазме тлеющего разряда.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

разработать конструкцию разрядной системы, в которой обеспечивается стабильное горение разряда при давлениях, необходимых для газофазного синтеза алмаза;

исследовать поведение разряда в условиях синтеза алмазных пленок; исследовать особенности наработки активных радикалов в плазме разряда; определить оптимальные режимы осаждения алмаза;

исследовать процесс нуклеации и роста алмазных пленок в плазме тлеющего разряда;

Научная новизна работы заключается в том, что:

1. Впервые реализован плазмохимический синтез поликристаллических алмазных пленок из АГ/Н2/СН4 плазмы аномального тлеющего разряда в условиях, когда подложка не является частью разрядной системы.

2. Впервые с помощью метода оптико-эмиссионной спектроскопии исследовано распределение возбужденных атомов водорода, а также углеродных радикалов С2 и СН, по сечению плазменного шнура аномального тлеющего разряда в атмосфере А1УН2/СН4. Установлено, что концентрация атомарного водорода в центральной части шнура более чем в 100 раз превышает его значение на периферии, в то время как концентрация углеродных радикалов слабо меняется по сечению плазмы.

3. Установлено, что в плазме разряда концентрация молекул С2 возрастает более чем в 2,5 раза при повышении давления в диапазоне от 20 до 200 Topp.

4. Впервые в реакторе с одним плазменным шнуром измерена равномерность скорости роста и определена максимальная площадь осаждения алмазных пленок.

Практическая значимость работы:

1. Разработан альтернативный метод осаждения алмазных пленок в плазме тлеющего разряда, в котором подложкой может быть как токопроводящей, так и диэлектрической, а температура подложки регулируется независимо от мощности разряда. Представлены оптимальные параметры осаждения.

2. Полученные данные о равномерности роста пленок в системе с одним плазменным шнуром могут стать основой построения многоэлектродных систем с большой площадью осаждения.

3. Предложенный в работе метод двухступенчатого травления позволил существенно улучшить адгезию алмазных покрытий на режущем твердосплавном инструменте из WC-Co.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработан новый метод осаждения алмазных пленок из плазмы аномального тлеющего разряда в широком диапазоне давлений (20 - 250 Topp) на металлические, полупроводниковые и диэлектрические подложки.

2. Максимальная скорость роста поликристаллических алмазных пленок достигается при температуре подложки 950 - 1000 °С, давлении в реакторе 20 - 60 Topp и содержании метана относительно водорода в смеси 1,7-2 %.

3. При увеличении давления в реакторе в диапазоне от 20 до 200 Topp, концентрация молекул С2 в плазме аномального тлеющего разряда возрастает более чем в 2,5 раза.

4. В разработанном реакторе при постоянной температуре подложки равномерность скорости роста алмазной пленки на уровне 5 % обеспечивается при ширине подложки не более 35±5 мм.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных методов исследования микроструктуры и свойств изучаемых материалов,

применением прецизионного оборудования, анализом литературных данных и сопоставления полученных в ходе выполнения настоящей работы результатов с данными других исследователей.

Личный вклад автора в диссертационную работу заключается в постановке задач исследования, планировании и проведении экспериментов, обработке и интерпретации полученных результатов, формулировке защищаемых научных положений и написании статей по теме диссертации.

Лично автором:

- разработана и исследована конструкция разрядной системы и ее вольтамперные характеристики;

- разработана конструкция плазмохимического реактора и технология осаждения алмаза;

- разработана методика анализа распределения радикалов в плазме и использована для определения оптимальных условий осаждения пленок;

- предложен метод улучшения адгезии алмазных пленок на твердых сплавах, проведена предварительная обработка образцов, осаждены покрытия на твердосплавные резцы;

- проведена расшифровка и трактовка результатов, полученных при осаждении алмаза, рентгеноструктурного и рентгеноспектрального анализов, спектроскопии комбинационного рассеивания и скретч-тестирования.

Совместно с соавторами, указанными в списке публикаций, проведены исследования распределения радикалов в плазменном шнуре.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах в Институте физики высоких технологий, г. Томск, а также на международных и национальных конференциях: 10-й Международной конференции «Пленки и покрытия - 2011» (Санкт-Петербург); 22nd European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides (Garmish-Partenkirchen, 2011); International Conference on Diamond and Carbon Materials 2012 (Granada); 8-й международной конференции «Ядерная и радиационная физика» (Алматы, 2011 г.); Школы-конференции «Актуальные проблемы разработки и производства ядерного топлива» (Звенигород, 2010 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Научная сессия ТУ СУР 2013» (Томск, 2013 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ: из них 1 статья в журнале с высоким импакт-фактором (>1); 3 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК;

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Список литературы включает 109 наименований. Работа изложена на 104 страницах, содержит 72 рисунков и 10 таблиц.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность проводимых исследований, представлены цели и задачи диссертационной работы, приведен краткий обзор содержания диссертации. Сформулированы положения, выносимые на защиту, новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приведен литературный обзор свойств и областей применения алмазных пленок, описаны существующие методы газофазного синтеза алмаза, их достоинства и недостатки. Подробно описаны основные конструкции плазмохимических реакторов, где рост алмаза осуществляется в плазме тлеющего разряда.

Во второй главе описывается конструкция разработанного плазмохимического реактора, разрядная система и особенности питания разряда, методика спектральных исследований плазмы, а также методы исследования осаждаемых алмазных пленок.

В третьей главе приводятся результаты исследования влияния различных параметров на характеристики разряда, а также результаты оптико-эмиссионных исследований плазмы тлеющего разряда в процессе синтеза пленок. Описывается методика определения оптимальных условий роста алмазных пленок.

В четвертой главе представлены результаты исследований процесса нуклеации и роста алмазных пленок в плазме тлеющего разряда; исследованы морфология, фазовый и элементный состав полученных пленок; приведены результаты исследований по улучшению адгезии алмазных пленок на подложках из твердых сплавов \VC-Co.

В заключении приводятся основные выводы, полученные в диссертации.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Линник, Степан Андреевич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработанная разрядная система обеспечивает стабильное горение аномального тлеющего разряда и эффективную активацию газовой смеси АГ/Н2/СН4 в широком диапазоне давления, разрядного тока, межэлектродного расстояния и объемного газового расхода.

2. Впервые с помощью метода оптико-эмиссионной спектроскопии исследовано распределение возбужденных атомов водорода, а также углеродных радикалов С2 и СН, по сечению плазменного шнура аномального тлеющего разряда в атмосфере АГ/Н2/СН4. Установлено, что концентрация атомарного водорода в центральной части шнура многократно превышает его значение на окраине, в то время как концентрация углеродных радикалов слабо меняется по сечению плазмы.

3. Оптимальное содержание аргона в процессе осаждения алмаза из плазмы аномального тлеющего разряда составляет от 50 до 70 %, как с точки зрения энергетических затрат, так и по причине наивысшей активации водорода.

4. В разработанном плазмохимическом реакторе получены пленки поликристаллического алмаза различного качества толщиной до 100 мкм с различной ориентацией кристаллитов ({111}, {100}) на подложках из Mo, Si, WC-Co со скоростью до 6,5 мкм/ч.

5. Исследована морфология, элементный и фазовый состав полученных пленок и доказано, что основной составляющей их фазой является алмаз.

6. Показано, что в системе с одним плазменным шнуром равномерность скорости роста алмазной пленки на уровне 5 % обеспечивается при ширине подложки не более 35±5 мм. При большей ширине происходит процесс постепенного насыщения пленки неалмазным углеродом вплоть до полного блокирования роста алмаза.

7. Показано, что предварительное двухступенчатое химическое травление подложек из твердых сплавов WC-Co в растворах K3[Fe(CN)6]:K0H:H20 и ЬПЧОзгНгО существенно повышает адгезию алмазных пленок за счет повышения шероховатости и удаления основной части кобальта с поверхности.

8. Разработанный плазмохимический метод позволяет осаждать поликристаллические алмазные пленки на широкий круг материалов, причем подложка при осаждении не является частью разрядной системы, что дает возможность применять в качестве подложек как проводники, так и диэлектрики.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Линник, Степан Андреевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Oliver James Louis Fox, Deposition of nanocrystalline diamond films by MW plasma CVD & Gas-phase diagnostics using in-situ molecular-beam mass spectrometry and emission spectroscopy: Ph.D. Thesis. - University of Bristol, 2002. - P. 8.

2. Сладков A. M., Кудрявцев Ю. П. Алмаз, графит, карбин — аллотропные формы углерода // Природа. - 1969. - № 5. - С.37-44.

3. Kratschmer W., Lamb L.D., Fostiropoulos К., Huffman D.R. // Nature. -1990. - V.347. -N. 354. - P.354-358.

4. Ivanov V. at al., Catalytic production and purification of nanotubules having fullerene-scale diameters // Carbon. -1995. - V.33. -N. 12. - P. 1727-1738.

5. Wang J. Modern termodinamics. - Beijing. - Springer, 2011. - P. 247-250.

6. Fujimori N., Imai Т., Doi A. Characterization of Conducting Diamond Films // Vacuum. -1986.-V. 36. -P.99-102.

7. URL: http://www.diamond-materials.com/downloads/cvd diamond book.let.pdf. Дата обращения: 09.04.2013.

8. Ramamurti R. at al., Boron doped diamond deposited by microwave plasma-assisted CVD at low and high pressures // Diamond and Rel. Mater. -2008. - V.17. -I. 4-5. - P.481-485.

9. Davies G. Properties and growth of Diamond. - London. - Inspec, 1994. - P. 261-288.

10. Tshepe Т., Kasl C., Prins J. F„ Hoch M. J. R. // Phys. Rev. -2004. - V. В 70. - P.245107.1-7.

11. Ferrer R. G. // Solid State Comm. -1969. - V.7. - P.685-688.

12. Koizumi S., Suzuki M. n-Type doping of diamond // Phys. Status Solidi A-Appl. Mat. -2006. - V.203. - I. 13. - P.3358.

13. Wilks E. M., Wilks, J. The hardness properties of cube faces of diamond // Phil. Mag. ser. -

1954. - V. 7. -1. 45. - P.844-849.

14. Denning R. M. Directional grinding hardness in diamond: A further study //Am. Mineral., -

1955.-V. 40. - P.186-191.

15. Berman R. Physical properties of diamond. - Oxford. - Clarendon press, 1965. - P.373.

16. Дерягин Б.В., Федосеев Д.В. Рост алмаза и графита из газовой фазы. - М.: Наука, 1977.- 115 с.

17. Спицын Б.В. Синтез алмаза методом химических реакций: Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук. - Москва: ИФХ РАН, 1966. С. 100-123.

18. Spitsyn В. V., Bouilov L.L., Derjaguin B.V. //J. Cryst. Growth. -1981. - V.52. - P.219.

19. Matsumoto S., Sato Y., Kamo M., SetakaN. //Jpn. J. Appl. Phys. -1982. - V.21. - P.183.

20. Matsui Y., Matsumoto S., Setaka N. // Mater. Sci. Lett. -1983. - V.2. - P.532.

21. Goodwin D.G., Butler J.E. Theory of diamond chemical vapor deposition, Handbook of industrial diamonds and diamond films. - New York: Marcel Dekker, 1998. - P. 527.

22. Netto A., Frenklach M. Kinetic Monte Carlo simulations of CVD diamond growth-interlay among growth, etching, and migration // Diamond and Related Materials. -2005. - V. 14. -I. 10.-P.1630.

23. Matsumoto S. Chemical vapour deposition of diamond in RF glow discharge // Journal of materials science letters. -1985. - V. 4 - P.600-602.

24. Ando Y., Tachibana T., Kobashi K. Growth of diamond films by a 5-kW microwave plasma CVD reactor // Diamond and Rel. Mater. - 2001. - V. 10, - I. 3-7. - P.312-315.

25. Lee J.-K., Baik Y.-J, Eun K.Y., Pack J.-W. // Diamond Rel. Mater. - 2001. - V. 10, - P.552.

26. Gray K.J., Windishmann H. Free-standing CVD diamond wafers for thermal management by d.c. arc jet technology // Diam. and Rel. Mater. - 1999. - V. 8, -1. 2-5. - P.903-908.

27. Matsumoto S., Hino M., Kobayashi T. Synthesis of diamond films in a rf induction thermal plasma // Appl. Phys. Lett. - 1987. - V. 51, -1. 10. - P.737.

28. Beckman J., Jackman R. B., Foord J. S. Capacitively coupled r.f. plasma sources: a viable approach for CVD diamond growth // Diam. and Rel. Mater. - 1994. - V. 3, - I. 4-6. -P.602-607.

29. Bolshakov A.P., Konov V.I., Prokhorov A.M., Uglov S.A., Dausinger F. Laser plasma CVD diamond reactor // Diam. and Rel. Mater. - 2001. - V. 10, -1. 9-10. - P. 1559-1564.

30. Han Q.Y., Or T.W., Lu Z.P., Heberlein J., Pfender E. // Proceedings of the Second International Symposium on Diamond Materials. - 1991. - V. 91,- P. 115.

31. King D., Yaran M.K., Schuelke T., Grotjohn T.A., Reinhard D.K., Asmussen J. Scaling the microwave plasma-assisted chemical vapor diamond deposition process to 150-200 mm substrates // Diam. and Rel. Mater. - 2008. - V. 17, -1. 4-5. - P.520-524.

32. Wolden C. A., Davis R. F., Sitar Z., Prater J.T. Low-temperaturedeposition of optically transparent diamond using a low-pressure flat flame // Diam. and Rel. Mater. - 1997. - V. 6, -I. 12. - P.1862-1867.

33. Dong L., Ma B., Dong G. Diamond deposition at low temperature by using CH4/H2 gas mixture // Diam. and Rel. Mater. - 2002. - V. 11, -1. 9. - P. 1697-1702.

34. Zhang G. F., Buck V. Diamond growth by hollow cathode arc chemical vapor deposition at lowpressure range of 0.02-2 mbar // Diam. and Rel. Mater. - 1999. - V. 8, -1. 12. - P.2148-2151.

35. Okada M., Nishigawara Y., Kubomura K. A process for continuous manufacturing od diamond in atmosphere // Diam. and Rel. Mater. - 2002. - V. 11, -1. 8. - P.1479-1484.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48,

49.

50.

51.

52,

53

54

55

Dandy D.S., Liu H. Diamond chemical vapor deposition. - New Jersey.: Noyes publications, 1995.-P. 195.

Chakk Y., Kalish R., Hoffman A., Suppression of CVD diamond growth by ion beam induced annihilation of nucleation and growth centers // Diam. and Rel. Mater. - 1996. - V. 5,-1. 10. - P.1074-1079.

Matsumoto S., Sato Y., Капо M., Setaka N. // Jpn. J. Appl. Phys. - 1982. - V. 21. - P. 182. Kawato Т., Kondo K. // Jpn. J. Appl. Phys. - 1987. - V. 26. - P.1429. Celii F., Butler J.E // J. Appl. Phys. - 1992. - V. 71. - P.2876.

Schafer L., Klages C.P., Meier U., Kohse-Hoinghaus K. // Appl. Phys. Lett. - 1991. - V. 58. -P.571.

Zalicki P., Ma Y., Zare R.N., Wahl E.H., Dadamio J.R., Owano T.G., Kruger C.H. //

Chem.Phys. Lett. - 1995. - V. 234. - P.269.

Goodwin D.G. // Appl. Phys. Lett. - 1991. - V. 59. - P.277.

Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. - М.: Советское радио, 1965. - 783 с. Li X.J. et al. Design of novel plasma reactor for diamond film deposition // Diam. and Rel. Mater. - 2011. - V. 20, - I. 4. - P.480-484.

Schelz S., Campillo C., Moisan M. Characterization of diamond films deposited with a 915MHz scaled-up surface-wave-sustained plasma // Diam. and Rel. Mater. - 1998. - V. 7, - I. 11-12.-P.1675-1683.

Liao Y.S. Microwave devices and circuits. - Michigan.:- Prentice Hall, 1990. - P.542. Hassouni K., Grotjohn T.A., Gicquel A. Self-consistent microwave field and plasma discharge simulations for a moderate pressure hydrogen discharge reactor // J. Appl. Phys. -1999.-V. 86. - P.134-151.

Kamo M., Sato Y., Matsumoto S., Setaka N. // J. Cryst. Growth. - 1983. - V. 62. - P.642. Silva F., Hassouni K., Bonnin X., Gicquel A. // J. Phys. Condens. Matter. - 2009. - V. 21. -P.l-16.

Funer M., Wild C., Koidl P. Novel microwave plasma reactor for diamond synthesis // Appl. Phys. Lett. - 1998. - V. 72. - P. 1149-1151.

Li X.J. et al. A compact ellipsoidal cavity type microwave plasma reactor for diamond film deposition // Diam. and Rel. Mater. - 2011. - V. 20, -1. 3. - P.374-379. Ralchenko V.G. et al. Large-area diamond deposition by microwave plasma // Diam. and Rel. Mater. - 1997. - V. 6, -1. 2-4. - P.417-421.

URL: http://wvsw.sekidiamond.com/microwave-plasma/reactors.html. Дата обращения: 09.04.2013.

Райзер Ю.П. Физика газового разряда. - М,: Наука, 1992. - 535с.

56. Matsumoto S. Chemical vapour deposition of diamond in RF glow discharge // J. Mater. Science Letters. - 1985. - V. 4, - P.600-602.

57. Han Q.Y., Heberlein J., Pfender E. // J. Mater. Synthesis Process. - 1993. - V. 1, - P.25-32.

58. Young R.M. Deposition area, growth rate, and arc power scaling laws for diamond film deposited by arc-heated gas flows. // Proceedings of the 12th International Symposium on Plasma Chemistry, Minneapolis. - 1995. - V. 4. - P. 2029-2033

59. Partlow W.D., Schreurs J., Young R.M., Martorell I., Dighe S.V., Swartbeck G., Bunton J. Low cost diamond production with large plasma torches. // Proceedings of 3rd International Conference on Applications of Diamond Films and Related Materials, Gaithersburg, - 1995. -P. 519-524.

60. Hirose Y., Kondo N. // Program and Book of Abstracts, Japan Applied Physics 1988 Spring Meeting. Tokyo: Japanese Physical Society, - 1988, - P. 434.

61. Matsui Y., Yukki A., Sahara M., Hirose Y. // Jpn. J. Appl. Phys. - 1989. - V. 28. - P. 1718.

62. Wolden C.A., Davis R.F., Sitar Z., Prater J.T. // Diamond Relat. Mater. - 1998. - V. 7. - P. 133.

63. Ando Y., Tobe S., Saito T., Sakurai J., Tahara H., Yoshikawa T. Enlargement of the diamond deposition area in combustion flame method by traversing substrate // Thin Solid Films. - 2004. - V. 457. - P. 217-223.

64. Hirose Y., Amanuma S., Komaki K. // J. Appl. Phys. - 1990. - V. 68. - P. 6401.

65. Snail K.A., Hanssen L.M. // J. Cryst. Growth. - 1991. - V. 112. - P. 651.

66. Abe T., Suemitsu M., Miyamoto N., Sato N. // J. Appl. Phys. - 1993. - V. 73. - P. 971.

67. Wang X.H., Zhu W„ Windheim J., Glass J.T. // J. Cryst. Growth. - 1993. - V. 129. - P. 45.

68. Suzuki K., Sawabe A., Yasuda H. et al. // Appl. Phys. Lett. - 1987. - V. 50. - P. 728.

69. Jin Z.-S., Jiang Z.-G., Bai Y.-Z. et al. // Chin. Phys. Lett.. - 2002. - V. 19. - P. 1374.

70. Lee J.-K., Baik Y.-J., Eun K.Y., Pack J.-W. // Diamond Rel. Mater. - 2001. - V. 10. - P. 552.

71. Chae K.-W., Baik Y.-J., Pack J.-W., Lee W.-S. // Diamond Rel. Mater. - 2010. - V. 19. - P. 1168.

72. Lawrence S. P., Don R. K. Diamond: electronic properties and applications, first ed, Kluwer Academic Publishers. Massachusetts.: Springer, 1995. - P. 486.

73. Hartmann P., Haubner R., Lux B. // Diamond Rel. Mater. - 1996. - V. 5. - P. 850.

74. Sciortino S., Lagomarsino S., Pieralli F., Borchi E., Galvanetto E. // Diamond Rel. Mater. -2002.-V. 11.-P. 573.

75. Baik Y.-J., Lee J.-K., Lee W.-S., Eun K.Y. // J. Mater. Res. - 1998. - V. 13. - P. 4.

76,

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

Belnap D., Griffo A. Homogeneous and structured PCD/WC-Co materials for drilling // Diam. and Rel. Mater. - 2004. - V. 13,-1. 10.-P.1914-1922.

Dismukes J.P., Spear K.E. Synthetic Diamond: Emerging CVD Science and Technology. -New York.: John Wiley & Sons, 1994. - P.663.

Soderburg S., Gerendas A., Sjostrand M. // Vacuum. - 1990. - V. 41. - P. 1317. Mills B. // J. Material Processing Tech. - 1996. - V. 56. - P. 16.

Asmussen J., Reinhard D.K. Diamond films handbook. - New York.: Marcel Dekker, 2002. -P.666.

Seal M., Enckevort W. Applications of diamond in optics // SPIE Diamond Opt. - 1988. -V. 969.-P. 144-152.

Miller A.J., Reece D.M., Hudson M.D., Brierley C.J., Savage J.A. // Diam. Rel. Mater. -1997,-V. 6. - P.386.

Fujimori N. // J. Ceramic Soc. Japan. - 1991. - V. 99. - P. 1063.

Jackman R.B. In Low-Pressure Synthetic Diamond. - Berlin, Heidelberg, New York.: Springer, 1998.-P. 305-330.

Линник С.А., Гайдайчук А.В. Синтез алмазных пленок в сильноточном тлеющем

разряде переменного тока // ПЖТФ. - 2012. - Т.38, № 6. - С. 9-14.

Linnik S.A., Gaydaychuk A.V. Processes and parameters of diamond films deposition in AC

glow discharge // Diam. and Rel. Mater. - 2013. - V. 32. - P. 43-47.

Heintze M., Magureanu M., Kettlitz M. // J. Appl. Phys. - 2002. - V. 92. - P. 7022.

Khachan J., James B.W., Marfoure A. // Appl. Phys. Lett. - 2000. - V. 77. - P. 2973.

Han J.C., Ye C., Suto M., Lee L.C. // J. Chem. Phys. - 1989. - V. 90. - P. 4000.

Zaidel A.N., Prokof ev V.K., Raiskii S.M. Spektraltabellen tables des raies spectrales. -

Berlin.: Pergamon press, 1961. - P. 550.

Стриганов A.P., Свентицкий H.C. Таблицы спектральных линий нейтральных и ионизованных атомов. - М.: Атомиздат,1966. - 899 с.

Johnson R.C. The structure and origin of the Swan band spectrum of carbon // Philosophical Transactions of the Royal Society. - 1927. - V. 226. - P. 636-646. Olson J.M., Dawes M.J. // J. Mater. Res. - 1996. - V. 11. - P. 1765.

Valli J. A review of adhesion test methods for hard coatings // J. Vac. Sci. Technol. A. -1986. - V. 4. -1. 6. - P. 3007-3014.

Choy K.L. Chemical vapour deposition of coatings // Progress in materials science. - 2003. - V. 48.-P. 57-170.

Akatsuka F., Hirose Y. Rapid growth of diamond films by arc discharge plasma CVD // Science and technology of new diamond. - 1990. - V. 48. - P. 125-128.

97. Heintze M., Magureanu М., Kettlitz M. // J. Appl. Phys. - 2002. - V. 92. - P. 7022.

98. Khachan J., James B.W., Marfoure A. // Appl. Phys. Lett. - 2000. - V. 77. - P. 2973.

99. Han J.C., Ye C., Suto M., Lee L.C. // J. Chem. Phys. - 1989. - V. 90. - P. 4000.

100. Tzeng Y., Yoshikawa M., Murakawa M., Feldman A. Applications of Diamond Films and Related Materials. - The Netherlands.: Elsevier, 1991. - P. 533-536.

101. Smith J.A. et al. Diamond deposition in a DC-arc Jet CVD system: investigations of the effects of nitrogen addition // Diam. and Rel. Mater. - 2001. - V. 10. - P. 370-375.

102. Vikharev A.L. et al. Microcrystalline diamond growth in presence of argon in millimeter-wave plasma assisted CVD reactor // Diam. and Rel. Mater. - 2008. - V. 17. - I. 7-10. - P. 1055-1061.

103. Matsumoto S., Sato Y., Tsutsumi M., Setaka N. Growth of diamond particles from methane-hydrogen gas // J. Mater. Science. - 1982. - V. 17. - P. 3106-3112.

104. Goodwin D.G., Butler J.E. Handbook of Industrial Diamonds and Diamond Films. - New York-Hong Kong.: Marcel Dekker, 1997. - P.527.

105. Теснер П.А. Образование углерода из углеводородов газовой фазы. -М.: Химия, 1972.- 136 с.

106. Wild С., Herres N., Koidl P. // J. Appl. Phys. - 1990. - V. 68. - P. 973.

107. Xu Z., Lev L., Lukitsch M., Kumar A. // Diamond Relat. Mater. - 2007. - V. 16. - P. 461.

108. Wei Q.-P., Yu Z.M., Ashfold M.N.R., Ye J., Ma L. // Appl. Surf. Sci. - 2010. - V. 256. -P. 4357.

109. Raghuveer M.S., Yoganand S.N. et. al. // Wear. - 2002. - V. 253. - P. 1194-1206.

об использовании НИР в учебном процессе

Настоящий акт составлен об использовании в учебном процессе разработки:

«Осаждение поликристаллических алмазных пленок в аномальном тлеющем разряде», выполненной по теме НИР «Структурно-фазовое состояние, элементный состав и механические свойства поверхностных слоев деревообрабатывающих ножей фрезерного инструмента модифицированных плазменным нанесением покрытий, химико-термической обработкой», №.ГР 20012709. Разработка сделана на основе результатов диссертационного исследования Линника С.А., выполненного в Томском политехническом университете (ТПУ) в рамках договора о научном сотрудничестве между .БГУ и ТПУ, а также проведенных в рамках НИР исследований о влиянии предварительной обработки деревообрабатывающих ножей на структурное состояние адгезию и износостойкость режущего инструмента с алмазным покрытием.

Разработка используется в учебном процессе кафедры физики твердого тела с февраля 2013 г.

Разработка используется в лекционных курсах «Введение в специализацию» (специализация 11-31 04 01-05 ядерная физика и технологии), «Взаимодействие излучения с твердым телом» (специализация 1-31 04-01-01 научно-исследовательская деятельность) и позволяет повысить уровень подготовки специалистов, выпускаемых кафедрой физики твердого тела.

Описание объекта внедрения прилагается и является неотъемлемой частью Акта.

Декан физического факультета, Заместитель председателя профессор

_ _В.М. Анищик

Заведующий КФТТ, профессор

В.В. Углов

Сотрудники, использующие разработку профессор С^^^Ч/г. В .В. Углов

доцент

^Н.Н. Чер

7

ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ «РОСТЕХНОЛОГИИ» ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «РОССИЙСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА»

ОАО «Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов» (ОАО «НИИПП»)

И Россия, 634034, г. Томск, ул. Красноармейская, 99а, ИНН\КПП 7017084932Y701701001 88 (382-2) 55-66-96 (приемная), (382-2) 55-87-50 (отдел сбыта) Факс [phone] E-mail: [e-mail] www.niipp.ru

№

На №

от «_»

от «_»

Утверждаю аучной работе ОАО НИИ ПП Пономарев A.A. Л/¿я-Л. 2013 г.

о внедрении (использовании) результатов диссертационной работы Линника Степана Андреевича, представляемой на соискание ученой степени кандидата технических наук

Комиссия в составе: Председатель - Юрченко В.И., нач. отдела 110 ОАО НИИ ПП, члены комиссии: Вилисов А.А д.т.н., Авдоченко Б.И. к.т.н.

составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Линника С.А. «Осаждение поликристаллических алмазных пленок в аномальном тлеющем разряде», представляемой на соискание ученой степени кандидата технических наук, использованы в научно-производственной деятельности ОАО НИИ ПП.

Полученные с помощью разработанного метода пластины поликристаллического алмаза толщиной 100 мкм были использованы в качестве теплоотводящего основания светодиодных кристаллов вертикальной конструкции. Установлено, что по сравнению с макетами светодиодов, собранными в корпусе 5x5 мм по стандартной технологии, макеты с алмазной подложкой имеют примерно в четыре раза меньшее тепловое сопротивление. По этому параметру они не уступают лучшим зарубежным образцам. Можно сделать заключение, что создание светодиодов с алмазными теплоотводами имеет высокий потенциал практического использования.

Председатель комиссии: Члены комиссии:

Юрченко В.И Вилисов A.A. Авдоченко

ftOlAM SL