Импульсные методы нанесения алмазоподобных покрытий. Методы получения и свойства алмазных пленок. Импульсное газофазное осаждение алмазных пленок, страница 4

Таблица 2- Межплоскостные расстояния в поликристаллической фазе пленок,  осажденных при различных напряжениях разряда U,  энергиях разряда Е и числа разрядных импульсов N

Рисунок 2- Интерференционные функции пленок , полученные при импульсном разряде в газе

При осаждении пленок был отмечен интересный факт,  что фазовый состав отличается при различных положениях подложки. Эта, разница,  по-видимому,  связана с локальным химическим составом плазмы,  так как импульсная плазма сильно не гомогенна. она включает продукты сублимации графитового электрода,  продукты эрозии этого электрода и продукты реакции в плазме. Определяя соотношение между составом плазмы и фазовым содержанием формируемых слоев,  появляется возможность определить механизм кристаллизации метастабильных фаз при условии термодинамической стабильности. Авторы работы в основном касались химических молекул,  предполагая,  что они представляют раннюю стадию кристаллизации,  которая может определять фазовый состав критических зародышей .

Измерения спектров эмиссии и поглощения плазмы показали присутствие возбужденных атомов углерода,  С⁺ и С²⁺ ионов,  С ионов  и возбужденных С₂  молекул,  причем С₂ молекулы наблюдались только в узкой области,  окружающей графитовый электрод и на “языке “ сгустка.

Молекулы  С₂ имели С= С связи,  то есть как молекулы формируемые при термическом испарении графита. Их происхождение  таким образом,  можно приписать  к испарению графитового электрода. такие молекулы могут играть роль агента,  и инициирующего формирование графитового слоя.

В слоях охлажденных при размещении подложек перпендикулярно электроду,  при толщине <100нм найдены кристаллиты алмаза,  графита и промежуточных фаз. Когда толщина пленок достигает 1 мкм,  структура пленок идентифицируется как графит. При толщинах более 1 мкм алмазоподобными были те слои,  которые были осаждены на размещенную параллельно потоку плазмы подложку. Было предложено,  что присутствие полиатомных кластеров углерода,  сублимированных непосредственно из графитового углерода,  нежелательно для получения алмазоподобных фаз.

Авторы предположили,  что только молекулы, формируемые из атомов и ионов в плазме могут становиться центрами  образования зародышей  алмаза,  поэтому химический состав импульсной плазмы можно рассматривать как существенный фактор,  который  определяет тип фазы углерода,  кристаллизующейся из этой  плазмы.

В ряде работ те же авторы использовали импульсный метод,  но с катодом из тантала в среде смеси СН₄ : Н₂  = 5:1.

После 5000 импульсов (при энергии разряда 1250 Дж,  t_u=50 мкс,  давление смеси 20 Па,  частоте 0,01 Гц ) были получены слои толщиной 10 мкм.

Было предложено,  что размер структурных фрагментов составляет 0,7 нм,  при этом пленка содержит микро поры  размером 1-10 нм, что определяет ее низкую плотность –1,35 г/см³ .