Введение
1. Плазмохимическое осаждение алмазных пленок в многокомпонентной газовой среде. обзор литературы 14
1.1. Общие сведения о плазмохимических процессах роста алмазных пленок из газовой фазы 16
1.2. Основные типы CVD реакторов с СВЧ излучением дециметрового диапазона длин волн 23
1.3. CVD реактор на основе свободно локализованного СВЧ разряда в миллиметровом диапазоне длин волн 25
1.4. Особенности поддержания СВЧ разряда в многокомпонентной газовой смеси 27
1.5. Синтез тонких (нанокристаллических) алмазных пленок и их свойства 1.5.1. Условия осаждения нанокристаллических алмазных пленок 31
1.5.2. Некоторые свойства нанокристаллических алмазных пленок 36
1.5.3. Области применения нанокристаллических алмазных пленок 38
2. Экспериментальное исследование газового разряда, поддерживаемого двумя пересекающимися волновыми пучками непрерывного свч излучения миллиметрового диапазона длин волн 42
2.1. Описание экспериментальной установки 43
2.2. Методы диагностики плазмы 48
2.3. Характеристики СВЧ разряда, поддерживаемого в различных условиях 53
3. Модель газового разряда в двух пересекающихся волновых пучках 61
3.1. Численная модель СВЧ разряда в многокомпонентной газовой смеси 61
3.1.1. Электронная функция распределения и кинетические характеристики газового разряда 62
3.1.2. Двумерная модель СВЧ разряда в заданной геометрии плазмохимического реактора 65
3.1.2.1. Вычисление электромагнитных полей волновых пучков 67
3.1.2.2. Распределение электронной концентрации в СВЧ разряде 68
3.1.2.3. Расчет концентрации атомарного водорода 69
3.1.2.4. Газодинамика и теплоперенос
3.1.3. Результаты моделирования и сравнение с экспериментом 73
3.1.4. Моделирование СВЧ разряда в атмосфере водорода с малыми добавками метана 77
3.2. Анализ характеристик СВЧ разрядов от условий их поддержания 79
3.2.1. Распределения холодного поля для разных конфигураций пересекающихся электромагнитных пучков. Область пробоя и условия его реализации 81
3.2.2. Исследование условий создания однородного потока атомарного водорода в подложку при минимальных энергозатратах
3.2.2.1. Пространственные характеристики СВЧ разряда в зависимости от давления газовой смеси 86
3.2.2.2. Пространственные характеристики СВЧ разряда в зависимости от падающей мощности СВЧ излучения 86
3.2.2.3. Пространственные характеристики СВЧ разряда в зависимости от геометрии и размера волновых пучков 87
3.2.2.4. Пространственные характеристики СВЧ разряда в зависимости от состава газовой смеси 89
3.2.2.5. Зависимость энергоцены от условий поддержания СВЧ разряда 90
3.2.3. Правила изменения условий поддержания СВЧ разряда для масштабирования
его размера вдоль подложки 93
3.2.4. Влияние давления газа на изменение характеристик СВЧ разряда 94
3.2.5. Сравнение СВЧ разрядов, поддерживаемых в волновых пучках излучения с различной частотой 97
3.2.6. Границы применимости результатов численного моделирования газового разряда 108
3.2.7. О применении плазменных слоев, поддерживаемых в двух пересекающихся волновых пучках, для осаждения алмазных пленок 112
4. Исследование осаждения нанокристаллических алмазных пленок в миллиметровом сvd реакторе 114
4.1. Предварительная подготовка подложек 115
4.2. Методы диагностики алмазных пленок 121
4.3. Исследование процессов осаждения нанокристаллических алмазных пленок на диэлектрические подложки 123
4.3.1. Осаждение нанокристаллических алмазных пленок на кремниевые подложки 124
4.3.1.1. Осаждение тонких алмазных пленок на кремний из газовой смеси без добавок азота 125
4.3.1.2. Осаждение тонких алмазных пленок на кремний в газовой смеси с добавками азота 130
4.3.2. Осаждение нанокристаллических алмазных пленок на кварц 133
4.4. Исследование осаждения тонких алмазных пленок на металлические подложки и изучение их эмиссионных свойств 135
4.4.1. Осаждение нанокристаллических алмазных покрытий на объемные металлические катоды 136
4.4.2. Увеличение эмиссионного тока за счет легирования алмазной пленки азотом140
4.4.3. Двухслойное алмазное покрытие катода 144
Заключение 151
Приложение А 154
Приложение Б 155
Приложение В 159
Литература
