С помощью этого метода при комнатной температуре были получены прозрачные или с желтоватой окраской пленки, прочно сцепленные с подложкой. Наиболее твердые пленки не отслаивались от подложки после приготовления и не царапались стеклом . Скорость осаждения пленок составляла 0,2-1 нм/имп при давлении СН4 0,05 мм.рт.ст. и напряжении разряда 16-25 кВ. Пленки имели диаметр 10 мм на подложке в центре катушки. При меньших давлениях пятно было более отчетливей из-за более эффективного сжатия плазмы. Очевидно, что при таких условиях производительность метода будет низкой.
1 – катушка ;
2 – подложка ;
3 – разрядник ;
4 – одновинтовая катушка .
Рисунок 1 – Схема установки для получения алмазных пленок импульсным индуктивным методом
Инфракрасные спектры от полученных пленок КВr не показывали пиков поглощения в области 500…3000 см-1 , что указывает на низкое содержание водорода. по данным рентгеновской дифракции было предположено, что пленки преимущественно аморфны. Было установлено, что при увеличении температуры подложек и напряжения разряда происходит графитизация пленок, причем графитоподобные области растут за счет областей с тетраэдрическим типом связей. При температуре 500К вместо пленки наблюдался черный порошок.
Импульсный разряд в этом методе представлял собой импульсные плазменные потоки формируемые за счет аксиального расширения перпендикулярно подложке. Эти потоки могут сжимать растущий слой и одновременно вкладывать энергию в растущую пленку.
Углеродные пленки, осажденные в центре катушки, имели более узкую запрещенную зону. Графитоподобные области в них были больше из-за нагрева поверхности высокоэнергетичным плазменным столбом.
С другой стороны ленки, приготовленные на конце катушки, могли быть сжаты аксиальным потоком. Оценено, что температура поверхности может достигать при импульсном разряде 600 К, плюс динамическая энергия из-за импульсного аксиального расширения добавочно увеличивает температуру пленок. Это приводит к изменению структуры от алмазоподобной до графитоподобной, однако из приводимых данных не ясны параметры эти структур.
Хотя алмазоподобные пленки, полученные с помощью импульсного метода, имеют узкую запрещенную зону (1,01-1,26 эВ), они обладают хорошей адгезией к подложке, отсутствует необходимость нагрева подложек, есть возможность получения многослойных структур. Авторы отметили, что в некоторых случаях при добавлении аргон удавалось получить пленки с запрещенной зоной 2,4…2,5 эВ.
1.1.3 Осаждение алмазных пленок при импульсном электрическом разряде в газе
В своей работе А. Соколовский [3] плазму импульсного разряда в газе использовал, чтобы предотвратить переход алмаз-графит за счет процесса охлаждения конденсата в паузах между импульсами.
При использовании этого метода были получены алмазоподобные пленки при температурах 300 К, при расстоянии до подложек 200-500 мм от торца генератора плазмы .Образовывались твердые слои, которые имели высокую адгезию к подложкам (Si, стекло, алюминий ) до толщины 1 мкм.
Пленки имели различную структуру и фазовый состав. Поликристаличе-ская фаза с межплоскостными расстояниями d, близкими к d алмаза, наблюдалась наиболее часто в самых тонких слоях и при самых высоких энергиях разряда.
В таблице 2 приведены параметры кристаллических фаз , присутствующих в пленках. В спектрах ИК-поглощения были найдены пики 500 и 1000 см-1, что указывает на sp3 гибридизацию электронов в атомах углерода, связанных с водородом.
На рисунке 2 приведены электронограммы пленок, осажденных при различной температуре подложек. Авторы предположили, что электронограммы от пленок, полученные при температуре подложек 723 К, близки к электронограммам наиболее часто встречающихся фаз, однако параметры этих электронограмм, близки к турбостратным структурам углерода.
Ряд экспериментов авторов показал, что напряжение смещения на подло-жке в пределах +/- 800 В не влияет на структуру и свойства пленок. Увеличение давления рабочего газа приводило к образованию конденсата в виде черного порошка, электронограммы от которого соответствовали модификации углерода –частиц.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.