Нуклеация и CVD синтез алмазных покрытий в плазме квазидугового тлеющего разряда

Abstract

В данной работе представлен обобщенный подход к нуклеации и химическому газофазному осаждению (CVD) алмаза в плазме квазидугового тлеющего разряда переменного тока. Проведены исследования как на плоских, так и на трехмерных подложках сложной формы (например, твердосплавные фрезы). Показано, что применение радиочастотного смещения (13.56 МГц) позволяет достигать плотности зародышей до 10 11 см-2 на диэлектрических и слабопроводящих подложках. Разработана оригинальная конфигурация PACVD-реактора с двумя плазменными каналами, обеспечивающая устойчивую работу разряда при давлениях 20-250 Торр и мощности до 9 кВт. Установлено, что при содержании аргона 45-80% и мощности 1.4-2.5 кВт на канал достигается равномерность покрытия более 50% при скорости роста до 3 мкм/ч. Для монокристаллического алмаза достигнута скорость роста до 80 мкм/ч. Описаны методы управления формой плазмы и температурным режимом, позволяющие избегать краевого эффекта и обеспечить высокую адгезию покрытий. Проведено сравнение с другими CVD-методами и показано преимущество предложенной технологии по простоте реализации, производительности и возможностям масштабирования