Импульсные методы нанесения алмазоподобных покрытий. Методы получения и свойства алмазных пленок. Импульсное газофазное осаждение алмазных пленок, страница 6

Рисунок 3- Схема установки для метода импульсного лазерного нанесения алмазоподобных пленок

В другой работе [7] пленки осаждались при остаточном давлении 10^-2 Па на подложки из кварца,  кремния,  стали. Также использовался Nb-лазер с модуляцией добротности по длине волны 1,06 мкм,  tu=10^-7с,  плотностью мощности на мишени 10⁵…10⁶ Вт/см². Было отмечено, что плазма содержит,  кроме прочего смесь углеродных кластеров с разными типами химических связей.

В этих условиях были получены в основном аморфные пленки,  на электронограммах которых наблюдалось два диффузионных кольца 2,08 и 1,17 А. В пленках присутствовали частицы до нескольких сот анкстрем со структурой алмаза,  турбостратного графита и различных карбинов.

Было указано,  что при импульсном осаждении  в этих режимах реализу-ются скорости осаждения 10⁸нм/с,  а структура пленок изменяется в зависимости от мощности импульса на мишени,  а также от материала мишени . При  мощности выше 5 10⁸Вт/см²  и подходящем материале мишени формируются твердые плотные пленки. Несколько типов  углеродных материалов было использовано в качестве материала мишени :

1-параметрический графит с высоким качеством структуры и текстуры ;

2-микрокристаллический графит с несовершенной структурой и двумерной структурой ;

3-электродный графит со смесью гексагональных и ромбических микрокристаллов ;

4-частично аморфный материал высокой пористостью и низкой плотностью.

Полученные алмазоподобные пленки отличаются и от графита и от алма- за. Графитовые дамены в аморфной углеродной структуре имеют размер <5 нм. Было установлено,  что наиболее твердые пленки содержат более 15% sp  атомов. Вместе с тем,  экспериментального  подтверждения  такой  структуры не приводи-тся.

1.1.5 Лазерно-дуговое  нанесение алмазоподобных  пленок

Большой интерес представляют работы Х.И.Шайбе [8], в которых был раз-работан лазерно – дуговой метод получения углеродных пленок .

На рисунке 4 представлена схема такого источника. Графитовая мишень использовалась как катод,  движущийся в X-Y направлениях. Плоский анод разме-щался на 3-5 мм от катода,  а подложки на расстоянии 50мм от катода. Использоль-зовался лазер с длинной волны 1,06мкм,  энергией импульса 6 мДж, tu=6-37 мкс. Луч фокусировался в пятно диаметром 150 мкм под углом 45  к мишени. Напряжение между катодом и анодом составляло 400В,  при этом ток разряда 1кА. Для осаждения слоя в 1нм требовалось 150 импульсов. По реализации этот метод близок к катодно-дуговому.

Были получены пленки 50-250 нм Si(100).пленки плотными и гладкими,  но с ячеистой морфологией за счет участков с разной плотностью. На  электроног-раммах наблюдались позиции максимумов,  соответствующих условным межплос-костным расстояниям  d=0.208 нм и 0,123 нм,  коэффициент преломления пленок находился в пределах 2,1-2,6. Более подробного описания исследования структурных особенностей полученных алмазоподобных пленок и влияния на них условий осаждения,  до настоящего времени описано не было.

Установлено,  исходя из оптических характеристик,  что низкие темпе-ратуры осаждения ведут к увеличению алмазоподобных свойств пленок,  тогда как повышение температуры к более графитоподобным. Не было сделано предположе-ния о соотношении sp³/sp²атомов в пленках и  зависимости структуры и фазового состава от условий осаждения. Также не рассмотрена корреляция  между структурой и механическими свойствами пленок.

1-мишень

2-анод

3-источник питания

4-луч лазера ;

5-подложка .

Рисунок 4- Схема установки для получения алмазных пленок импульсным лазерно-дуговым методом

1.1.6 Осаждение пленок из импульсных потоков плазмы катодно-дугового разряда  в  вакууме

Метод  основывается на создании импульсного катодно-дугового разряда в вакууме в ускорителях плазмы с эродирующим катодом из графита,  формировании направленного к подложке плазмы и конденсации ее на подложку.