Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок

Представлены результаты исследований влияния на температуру подложки параметров высокочастотного разряда в плазмохимическом реакторе «Алмаз», разработанном и изготовленном в Институте ядерных исследований. Определено время выхода на равновесную температуру подложки при различных параметрах ВЧ-разряд...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Гладковский, В.В., Костин, Е.Г., Полозов, Б.П., Федорович, О.А., Петряков, В.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2014
Назва видання:	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Теми:	Технологические процессы и оборудование
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100464
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок / В.В. Гладковский, Е.Г. Костин, Б.П. Полозов, О.А. Федорович, В.А. Петряков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 5-6. — С. 39-45. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100464
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1004642025-02-09T10:12:16Z Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок Вплив параметрів вч-розряду і параметрів нагрівача на температуру підкладки в плазмохімічному реакторі «алмаз» для синтезу вуглецевих алмазоподібних плівок The influence of ÍF discharge parameters and heater settings on the substrate temperature in the plasma-chemical reactor «Almaz» for the synthesis of diamond-like carbon films Гладковский, В.В. Костин, Е.Г. Полозов, Б.П. Федорович, О.А. Петряков, В.А. Технологические процессы и оборудование Представлены результаты исследований влияния на температуру подложки параметров высокочастотного разряда в плазмохимическом реакторе «Алмаз», разработанном и изготовленном в Институте ядерных исследований. Определено время выхода на равновесную температуру подложки при различных параметрах ВЧ-разряда и параметрах основного нагревателя. Установлено, что в условиях данного исследования при температурах подложки выше 600°С влияние ВЧ-разряда на повышение ее температуры практически отсутствует. Досліджено вплив на температуру підкладки параметрів ВЧ-розряду в плазмохімічному реакторі «Алмаз», розробленому і виготовленому в Інституті ядерних досліджень. Встановлено час виходу на рівноважне значення температури підкладки при різних параметрах ВЧ-розряду та параметрах основного нагрівача. Встановлено, що в умовах даного дослідження при температурах підкладки вище 600°С вплив ВЧ-розряду на підвищення її температури практично відсутній. The paper presents the research results on the device for obtaining diamond-like films from gas phase, constructed and tested in the Institute for Nuclear Research of the National Academy of Sciences. From the obtained results, the authors determine the time period for establishing of equilibrium substrate temperature at different HF discharge and main heater parameters. HF discharges, in the conditions of this study, at substrate temperatures above 600°C have virtually no influence on the temperature rise of the substrate. In addition, a new heater is proposed in order to increase the attainable temperature and reduce the time for establishing the equilibrium substrate temperature. 2014 Article Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок / В.В. Гладковский, Е.Г. Костин, Б.П. Полозов, О.А. Федорович, В.А. Петряков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 5-6. — С. 39-45. — Бібліогр.: 23 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2014.5-6.39 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100464 535.5 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре application/pdf Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование
spellingShingle	Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование Гладковский, В.В. Костин, Е.Г. Полозов, Б.П. Федорович, О.А. Петряков, В.А. Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description	Представлены результаты исследований влияния на температуру подложки параметров высокочастотного разряда в плазмохимическом реакторе «Алмаз», разработанном и изготовленном в Институте ядерных исследований. Определено время выхода на равновесную температуру подложки при различных параметрах ВЧ-разряда и параметрах основного нагревателя. Установлено, что в условиях данного исследования при температурах подложки выше 600°С влияние ВЧ-разряда на повышение ее температуры практически отсутствует.
format	Article
author	Гладковский, В.В. Костин, Е.Г. Полозов, Б.П. Федорович, О.А. Петряков, В.А.
author_facet	Гладковский, В.В. Костин, Е.Г. Полозов, Б.П. Федорович, О.А. Петряков, В.А.
author_sort	Гладковский, В.В.
title	Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок
title_short	Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок
title_full	Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок
title_fullStr	Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок
title_full_unstemmed	Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок
title_sort	влияние параметров вч-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок
publisher	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Технологические процессы и оборудование
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100464
citation_txt	Влияние параметров ВЧ-разряда и параметров нагревателя на температуру подложки в плазмохимическом реакторе «Алмаз» для синтеза углеродных алмазоподобных пленок / В.В. Гладковский, Е.Г. Костин, Б.П. Полозов, О.А. Федорович, В.А. Петряков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 5-6. — С. 39-45. — Бібліогр.: 23 назв. — рос.
series	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv	AT gladkovskijvv vliânieparametrovvčrazrâdaiparametrovnagrevatelânatemperaturupodložkivplazmohimičeskomreaktorealmazdlâsintezauglerodnyhalmazopodobnyhplenok AT kostineg vliânieparametrovvčrazrâdaiparametrovnagrevatelânatemperaturupodložkivplazmohimičeskomreaktorealmazdlâsintezauglerodnyhalmazopodobnyhplenok AT polozovbp vliânieparametrovvčrazrâdaiparametrovnagrevatelânatemperaturupodložkivplazmohimičeskomreaktorealmazdlâsintezauglerodnyhalmazopodobnyhplenok AT fedorovičoa vliânieparametrovvčrazrâdaiparametrovnagrevatelânatemperaturupodložkivplazmohimičeskomreaktorealmazdlâsintezauglerodnyhalmazopodobnyhplenok AT petrâkovva vliânieparametrovvčrazrâdaiparametrovnagrevatelânatemperaturupodložkivplazmohimičeskomreaktorealmazdlâsintezauglerodnyhalmazopodobnyhplenok AT gladkovskijvv vplivparametrívvčrozrâduíparametrívnagrívačanatemperaturupídkladkivplazmohímíčnomureaktoríalmazdlâsintezuvuglecevihalmazopodíbnihplívok AT kostineg vplivparametrívvčrozrâduíparametrívnagrívačanatemperaturupídkladkivplazmohímíčnomureaktoríalmazdlâsintezuvuglecevihalmazopodíbnihplívok AT polozovbp vplivparametrívvčrozrâduíparametrívnagrívačanatemperaturupídkladkivplazmohímíčnomureaktoríalmazdlâsintezuvuglecevihalmazopodíbnihplívok AT fedorovičoa vplivparametrívvčrozrâduíparametrívnagrívačanatemperaturupídkladkivplazmohímíčnomureaktoríalmazdlâsintezuvuglecevihalmazopodíbnihplívok AT petrâkovva vplivparametrívvčrozrâduíparametrívnagrívačanatemperaturupídkladkivplazmohímíčnomureaktoríalmazdlâsintezuvuglecevihalmazopodíbnihplívok AT gladkovskijvv theinfluenceofifdischargeparametersandheatersettingsonthesubstratetemperatureintheplasmachemicalreactoralmazforthesynthesisofdiamondlikecarbonfilms AT kostineg theinfluenceofifdischargeparametersandheatersettingsonthesubstratetemperatureintheplasmachemicalreactoralmazforthesynthesisofdiamondlikecarbonfilms AT polozovbp theinfluenceofifdischargeparametersandheatersettingsonthesubstratetemperatureintheplasmachemicalreactoralmazforthesynthesisofdiamondlikecarbonfilms AT fedorovičoa theinfluenceofifdischargeparametersandheatersettingsonthesubstratetemperatureintheplasmachemicalreactoralmazforthesynthesisofdiamondlikecarbonfilms AT petrâkovva theinfluenceofifdischargeparametersandheatersettingsonthesubstratetemperatureintheplasmachemicalreactoralmazforthesynthesisofdiamondlikecarbonfilms
first_indexed	2025-11-25T18:08:38Z
last_indexed	2025-11-25T18:08:38Z
_version_	1849786756538302464
fulltext	Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 39 ÒÅÕÍÎËÎÃÈЧÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ISSN 2225-5818 ÓÄÊ 535.5 В. В. ГЛАДКОВСКИЙ, Е. Г. КОСТИН, Б. П. ПОЛОЗОВ, к. ф.-м. н. О. А. ФЕДОРОВИЧ, к. ф.-м. н. В. А. ПЕТРЯКОВ Óêðàèíà, г. Êèев, Иíстèтут ядеðíых èсследовàíèй НАН Óêðàèíы E-mail: oafedorovich@kinr.kiev.ua ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЧ-РАЗРЯÄА И ПАРАМЕТРОВ НАГРЕВАТЕЛЯ НА ТЕМПЕРАТÓРÓ ПОÄЛОЖÊИ В ПЛАЗМОХИМИЧЕСÊОМ РЕАÊТОРЕ «АЛМАЗ» ÄЛЯ СИНТЕЗА ÓГЛЕРОÄНЫХ АЛМАЗОПОÄОБНЫХ ПЛЕНОÊ Под àлмàзíымè è àлмàзоподобíымè плеíêà- мè (ÀÏ è ÀÏÏ) поíèмàют тàêèе стðуêтуðы, êо- тоðые состоят èз àтомов углеðодà êàê с àлмàзíы- мè (sp3), тàê è с гðàфèтоподобíымè (sp2) свя- зямè. Êàê èзвестíо, àлмàз сочетàет в себе уíè- êàльíые свойствà: высоêую àтомíую плотíость; большую шèðèíу зàпðещеííой зоíы; íèзêую дè- элеêтðèчесêую пðоíèцàемость; высоêую хèмè- чесêую стойêость; íèзêèй êоэффèцèеíт тðеíèя; высоêую èзíосостойêость; êоððозèоííую устой- чèвость è т. п. Оптèчесêèе свойствà являются од- íèмè èз сàмых èíтеðесíых фèзèчесêèх свойств дàííых стðуêтуð: это è шèðоêèй спеêтðàльíый дèàпàзоí оптèчесêого пðопусêàíèя èзлучеíèй, è íеобычíо высоêèй поêàзàтель пðеломлеíèя (2,419 пðè длèíе волíы 589 íм). Тàêèе хàðàê- теðèстèêè в сочетàíèè с эêстðемàльíымè свой- ствàмè АП è АПП (твеðдостью, высоêой тепло- пðоводíостью è хèмèчесêой стойêостью) пðед- стàвляют íесомíеííый èíтеðес для èх èсполь- зовàíèя [1]. Высоêàя устойчèвость àлмàзà пðè òåïëîâыõ íàãðóзêàõ дî 800—1000°С îбóñëàâëè- вàется велèчèíой êоэффèцèеíтà лèíейíого ðàс- шèðеíèя в 5—10 ðàз меíьшей, чем у дðугèх мà- теðèàлов [2]. Óíèêàльíое сочетàíèе уêàзàííых фèзèêо- хèмèчесêèх свойств АП è АПП стèмулèðовà- ло èх шèðоêое èспользовàíèе в ðàзлèчíых об- лàстях íàуêè è техíèêè, в том чèсле è в облà- стè элеêтðоíèêè, где АП è АПП èспользуются для создàíèя гàзовых сеíсоðов, дèодов è тðàí- зèстоðов [3], детеêтоðов чàстèц è дàтчèêов èз- лучеíèй [4]. Иíтеðес ê èспользовàíèю АП è АПП послу- жèл стèмулом ê ðàзвèтèю целого ðядà плàзмеí- íых техíологèй èх получеíèя, êотоðые опèсà- íы в [5—10]. Êàждàя èз íèх èмеет своè пðе- èмуществà è íедостàтêè. Äля создàíèя четêой Представлены результаты исследований влияния на температуру подложки параметров высо- кочастотного разряда в плазмохимическом реакторе «Алмаз», разработанном и изготовленном в Институте ядерных исследований. Определено время выхода на равновесную температуру под- ложки при различных параметрах ВЧ-разряда и параметрах основного нагревателя. Установлено, что в условиях данного исследования при температурах подложки выше 600°С влияние ВЧ-разряда на повышение ее температуры практически отсутствует. Ключевые слова: углеродные алмазоподобные пленки, плазмохимический реактор, подложка, тем- пература нагрева. теоðèè мехàíèзмà ðостà АП è АПП пðодолжà- ют ðàзвèвàться íе тольêо íовые методы è тех- íологèè èх получеíèя, íо è методèêè àíàлèзà. Стðуêтуðà è хàðàêтеðèстèêè осàждàемых мà- теðèàлов опðеделяются следующèмè пàðàметðà- мè: эíеðгèей осàждàемых чàстèц; хèмèчесêèм состàвом плàзмы; темпеðàтуðой подложêè; со- стояíèем ее повеðхíостè; дàвлеíèямè ðàбочèх гàзов è èх соотíошеíèем [11]. Стðуêтуðà тàêèх плеíоê è соотíошеíèе в íèх (sp3)- è (sp2)-связей опðеделяются темпеðàтуðой подложêè [12]. Сíèжеíèе темпеðàтуðы подложêè пðèводèт ê умеíьшеíèю ðàзмеðов осàждàемых êðèстàллов è способствует обðàзовàíèю àмоðфíого углеðо- дà èлè гðàфèтà, мàссовàя доля êотоðого может зíàчèтельíо пðевышàть долю àлмàзíой фðàê- цèè [13]. Пðè 1400°С â âàêóóмå èëè èíåðòíîé àтмосфеðе íàчèíàется зàметíàя повеðхíостíàя гðàфèтèзàцèя, что íедопустèмо пðè íàíесеíèè àлмàзíых плеíоê [14, c. 40]. Поэтому для полу- чеíèя АПП темпеðàтуðà повеðхíостè подложêè, êàê пðàвèло, поддеðжèвàется в дèàпàзоíе от 400 дî 1100°С â зàâèñèмîñòè îò âèдîâ è ïàðàмåòðîâ ðàзðядов. Äля получеíèя àлмàзíых плеíоê íàè- более тèпèчíымè зíàчеíèямè темпеðàтуðы яв- ëÿюòñÿ 700—1000°С [15, 16]. В óêàзàííîм òåм- пеðàтуðíом дèàпàзоíе íà повеðхíостè подлож- êè пðоèсходят явлеíèя, пðèводящèе ê ðосту íà íей àлмàзíых íàíостðуêтуð [7, 17]. Пðè темпе- ðàтуðàх выше этого дèàпàзоíà пðоèсходèт гðà- фèтèзàцèя с последующèм ðàзðушеíèем стðуê- туð. Тàêèм обðàзом, êàê поêàзàíо в [15—19], получеíèе àлмàзíых стðуêтуð возможíо в достà- точíо узêом дèàпàзоíе темпеðàтуðы подложêè. В [19] пðедстàвлеíы дàííые по зàвèсèмостè сêоðостè ðостà àлмàзíых плеíоê от темпеðàтуðы для ðàзíых зíàчеíèй тоêà ðàзðядà. Äля êàждо- го èз выделеííых èíтеðвàлов тоêà ðàзðядà сêо- DOI: 10.15222/TKEA2014.5-6.39 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 40 ÒÅÕÍÎËÎÃÈЧÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ISSN 2225-5818 ðость ðостà àлмàзà èмеет свою зàвèсèмость от темпеðàтуðы подложêè. Äля достèжеíèя мàê- сèмàльíой сêоðостè сèíтезà àлмàзíых поêðы- тèй è опðеделеíèя оптèмàльíых условèй веде- íèя пðоцессà íеобходèмо учèтывàть êàê элеê- тðèчесêèе пàðàметðы ðàзðядà, тàê è темпеðàту- ðу подложêè. Несмотðя íà то, что плàзмеííые техíологèè получеíèя АП успешíо ðàзвèвàются, все же остàется мíого íеясíых техíологèчесêèх мо- меíтов. Пðè этом одíèм èз вàжíейшèх вопðо- сов является влèяíèе пàðàметðов è условèй ðàз- ðядà íà темпеðàтуðу íàгðевà подложêè в плàз- мохèмèчесêом ðеàêтоðе (ÏÕÐ) для сèíтезà àл- мàзíых плеíоê в пðоцессе его ðàботы. Целью дàííой ðàботы является èзучеíèе влè- яíèя пàðàметðов плàзмы высоêочàстотíого ðàз- ðядà в упðàвляемом мàгíèтíом поле, à тàêже êоíстðуêцèè íàгðевàтеля íà темпеðàтуðу под- ложêè в ПХР. Методика эксперимента Исследовàíèя пðоводèлèсь íà плàзмохè- мèчесêом ðеàêтоðе «Алмàз» (рис. 1), êото- ðый был ðàзðàботàí, сêоíстðуèðовàí è èзго- товлеí в Отделе фèзèêè плàзмеííых техíо- логèй Иíстèтутà ядеðíых èсследовàíèй НАН Óêðàèíы. Реàêтоð состоèт èз пðямоугольíого êоðпусà 1, èзготовлеííого èз íемàгíèтíой íеðжàвеющей стà- лè 12Х18Н10Т. Плàзмà «зàжèгàется» в гàзовой смесè между àêтèвíым 4 è зàземлеííым 3 элеê- тðодàмè высоêочàстотíым (ÂЧ) íàпðяжеíèем чà- ñòîòîé 13,56 МГц. Смåñь ãàзîâ ïîñòóïàåò â êàмå- ðу ðеàêтоðà èз сèстемы íàпусêà гàзà 9. Плàзмà íàходèтся в упðàвляемом мàгíèтíом поле, êо- тоðое обðàзуется четыðьмя мàгíèтíымè êàтуш- êàмè 6 è íàпðàвлеíо пеðпеíдèêуляðíо элеêтðè- чесêому полю ВЧ-ðàзðядà. Äля пðедотвðàщеíèя пðобоя ВЧ-ðàзðядà íà êоðпус ðеàêтоðà è полу- чеíèя íужíой поляðíостè потеíцèàлà смещеíèя íà подложêодеðжàтеле èспользуются двà метàл- лèчесêèх плàвàющèх элеêтðодà 7, êотоðые èзо- лèðовàíы êàê от зàземлеííого элеêтðодà, тàê è одèí от дðугого. Неèспользовàííые гàзы è пðо- дуêты плàзмохèмèчесêèх ðеàêцèй удàляются èз êàмеðы ПХР чеðез сèстему отêàчêè гàзов 10. Необходèмàя темпеðàтуðà подложêè 2 обеспе- чèвàется путем подогðевà ее деðжàтеля 3 дèà- метðом 110 мм с помощью спецèàльíого íàгðе- вàтеля 5, êотоðый пðедстàвляет собой молèбде- íовую спèðàль, подêлючеííую ê ðегулèðуемому èсточíèêу пèтàíèя пеðемеííого тоêà. С помо- щью ðегулятоðà íàпðяжеíèя è ðàзделèтельíого тðàíсфоðмàтоðà получàлè тоê íàгðевà до 21 А пðè íàпðяжеíèè пèтàíèя до 40 В. Спèðàль èзо- лèðовàíà êàê от деðжàтеля подложêè, тàê è от êоðпусà теплового отðàжàтеля. Äеðжàтель под- ложêè íàгðевàется зà счет èíфðàêðàсíого èзлу- чеíèя è чàстèчíой теðмоэлеêтðоííой эмèссèè с повеðхíостè молèбдеíовой спèðàлè. Êоíтðоль темпеðàтуðы обеспечèвàется хðо- мель-àлюмелевой теðмопàðой 8. Äля пðедотвðà- щеíèя попàдàíèя плàзмы в сèстему отêàчêè èс- пользуется плàзмогàсèтель 12, èзготовлеííый в вèде жàлюзè èз íемàгíèтíой íеðжàвеющей стà- лè. Êоíтðоль вàêуумà в ðàзðядíой êàмеðе пðо- водèтся с помощью èоíèзàцèоííо-теðмопàðíого вàêуумметðà ВИТ-3 11. Темпеðàтуðà деðжàтеля подложêè èзмеðяется тàêже с помощью оптèче- сêого пèðометðà ОППИР-09, хотя пðè íàлèчèè ðàзðядà в êàмеðе ПХР это весьмà зàтðудíèтель- íо èз-зà èíтеíсèвíого èзлучеíèя èз объемà плàз- мы, обðàзующейся пðè ВЧ-ðàзðяде в упðàвляе- мом мàгíèтíом поле. В ходе выполíеíèя èсследовàíèй былè ðеше- íы ïðîбëåмы, îòмåчåííыå â [6], à èмåííî: íàãðåâ теðмопàðы êàê зà счет сêèíèðовàíèя ВЧ-тоêà по ее повеðхíостè, тàê è зà счет элеêтðомàгíèтíых íàводоê; зàпылеíèе тоêопðоводящèм углеðодом тоðцов èзоляцèè. Пеðвàя пðоблемà былà ðеше- íà путем эêðàíèðовàíèя повеðхíостè теðмопàðы метàллèчесêой плàстèíêой в точêе èзмеðеíèя è ðàсположеíèем подводов в èзоляцèè èз фàðфо- ðовой полой тðубêè под плàвàющèмè элеêтðо- дàмè. Использовàíèе двойíой вíешíей èзоля- цèè теðмопàðы позволèло устðàíèть зàпылеíèе тоðцов. ВЧ-íàводêè íà èзмеðèтель теðмо-ЭÄС устðàíялèсь блàгодàðя последовàтельíому под- êлючеíèю с теðмопàðой èíдуêтèвíостей ê êàж- дому пðоводу теðмопàðы è пàðàллельíому под- êлючеíèю ê мèллèàмпеðметðу êеðàмèчесêого êоíдеíсàтоðà. Более подðобíо ðежèмы ðàботы устàíовêè пðедстàвлеíы в [20]. Результàты фèзèчесêèх èсследовàíèй àлмàзíых плеíоê, получеííых íà пðèведеííой устàíовêе, опèсàíы в [20, 21]. Рèс. 1. Схемà эêспеðèмеíтàльíой устàíовêè: 1 — êоðпус; 2 — подложêà; 3 — деðжàтель подлож- êè (зàземлеííый элеêтðод); 4 — àêтèвíый элеêтðод; 5 — íàгðевàтель; 6 — мàгíèтíые êàтушêè; 7 — плàвà- ющèе элеêтðоды; 8 — èзмеðèтель темпеðàтуðы (теðмо- пàðà); 9 — сèстемы íàпусêà гàзà; 10 — сèстемà отêàч- êè; 11 — вàêуумметð; 12 — плàзмогàсèтель 3 1 2 8 10 11 4 12 7 6 9 5 H2O H2 CH4 Ar/N2 6 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 41 ÒÅÕÍÎËÎÃÈЧÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ISSN 2225-5818 Ðезультаты исследований и их обсуждение Исследовàíèе темпеðàтуðы деðжàтеля под- ложêè пðоводèлось в следующèх ðежèмàх: без ðàзðядà, êогдà темпеðàтуðà меíялàсь зà счет ðе- гулèðовàíèя тоêà молèбдеíовой спèðàлè íàгðе- вàтеля, è пðè íàлèчèè ðàзðядà, с подогðевом è без подогðевà деðжàтеля подложêè. Известíо, что пðè íàгðеве деðжàтеля под- ложêè пðè постояííом зíàчеíèè тоêà в íàгðе- вàтельíой спèðàлè существует вðемя устàíов- леíèя ðàвíовесíой темпеðàтуðы. Нà рис. 2, а пðедстàвлеíы ðезультàты èсследовàíèй пðоцес- сà устàíовлеíèя ðàвíовесíой темпеðàтуðы деð- жàтеля подложêè для íàшей êоíстðуêцèè ПХР пðè тоêе в молèбдеíовой спèðàлè íàгðевàтеля Іí=10 А ïðè дàâëåíèè 6∙10–2 Тоðð. Отсюдà вèд- íо, что в условèях отсутствèя ðàзðядà для до- стèжеíèя ðàвíовесíой темпеðàтуðы деðжàтеля íеобходèмо íе меíее 40 мèí. Пðèчèíàмè тàêой èíеðцèоííостè пðоцессà пðогðевà могут быть íèзêèй êоэффèцèеíт теплопðоводíостè мàте- ðèàлà, èз êотоðого èзготовлеí деðжàтель под- ложêè (íеðжàвеющàя стàль); слàбàя эффеêтèв- íость пеðедàчè теплà в вàêууме от молèбдеíо- вой спèðàлè (в осíовíом — зà счет лучèстого пðогðевà); большàя мàссà деðжàтеля подложêè. Нàгðев пðоèсходèт зà счет èíфðàêðàсíого èзлу- чеíèя, è опðеделеííые потеðè теплà пðè пеðедà- че от спèðàлè ê деðжàтелю все же пðоèсходят, íесмотðя íà íàлèчèе двух êоàêсèàльíых тепло- отðàжàтелей èз íеðжàвеющей стàлè 12Х18Н10Т. Нà ðèс. 2, б пðедстàвлеíы ðезультàты èссле- довàíèй вðемеíè выходà íà ðàвíовесíую тем- пеðàтуðу пðè íàгðеве деðжàтеля тольêо зà счет ðàзðядà (без èспользовàíèя íàгðевàтеля). Тоê ðàзðядà Іð состàвлял 7 А, íàпðяжеííость мàг- íèтíого поля 400 А/м, мощíость ВЧ-геíеðàтоðà 1 êВт. Êàê вèдíо èз ðèсуíêà, вðемя устàíовле- íèя ðàвíовесíой темпеðàтуðы в этом случàе воз- ðàстàет до 70 мèí. Тàêже было пðоведеíо èсследовàíèе зàвè- сèмостè темпеðàтуðы деðжàтеля от тоêà íàêà- лà íàгðевàтеля с целью постðоеíèя этàлоííой êðèвой для сðàвíеíèя с темпеðàтуðой деðжàте- ля пðè íàлèчèè ðàзðядà. Пðè èзмеðеíèях ðàбо- чåå дàâëåíèå â ПХР ñîñòàâëÿëî 6∙10–2 Тоðð. Из пðедстàвлеííой íà рис. 3, а зàвèсèмостè (êðè- вàя 1) вèдíо, что темпеðàтуðà деðжàтеля под- ложêè возðàстàет пðàêтèчесêè лèíейíо с уве- лèчеíèем тоêà è пðè Іí=16 А дîñòèãàåò 630°С. Рèс. 2. Вðемеííàя хàðàêтеðèстèêà устàíовле- íèя ðàвíовесíой темпеðàтуðы деðжàтеля под- ложêè пðè его íàгðеве тольêо зà счет íàêàлà спèðàлè (а) èлè ВЧ-ðàзðядà (б) T, °C 350 300 250 200 150 100 50 0 10 20 30 40 50 t, мèí à) Ií=10 А; Ið=0 А б) Ií=0 А; Ið=7 А 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 t, мèí T, °C 160 140 120 100 80 60 40 Рèс. 3. Зàвèсèмость темпеðàтуðы деðжàтеля под- ложêè от тоêà íàêàлà íàгðевàтеля пðè ðàзíом тоêе ðàзðядà (а) è от тоêà ðàзðядà в отсутствèе тоêà íàêàлà (б) б) 3 4 5 6 7 Іð, А T, °C 200 180 160 140 120 100 80 60 T, °C 600 500 400 300 200 100 0 2 4 6 8 10 12 14 Іí, А à) 1 — Ið=0 А 2 — Ið=4 А 3 — Ið=6 А 4 — Ið=8 А 1 2 3 4 Ií = 0 А Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 42 ÒÅÕÍÎËÎÃÈЧÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ISSN 2225-5818 Результàты èсследовàíèй íàгðевà деðжàте- ля подложêè зà счет плàзмы ВЧ-ðàзðядà пðед- стàвлеíы íà ðèс. 3, б. Получеííàя зàвèсèмость тàê же, êàê è êðèвàя 1 íà ðèс. 3, а, пðàêтèче- сêè лèíейíàя, одíàêо темпеðàтуðà деðжàтеля дîñòèãàåò âñåãî 200°С ïðè Іð=8 А è мощíостè ВЧ-геíеðàтоðà 1 êВт. Зàвèсèмостè темпеðàтуðы деðжàтеля от тоêà íàêàлà íàгðевàтеля пðè íàлèчèè ВЧ-ðàзðядà пðедстàвлеíы íà ðèс. 3, а (êðèвые 2—4) вместе с получеííымè в условèях íàгðевà без ðàзðядà (êðèвàя 1). Здесь вèдíо, что пðè мàлых зíàчеíè- ях тоêà íàгðевàтеля Іí темпеðàтуðà деðжàтеля под- ложêè íèзêàя è пðопусêàíèе ðàзðядà пðèводèт ê достàточíо сèльíому его íàгðеву. С увелèчеíèем Іí êðèвые сблèжàются, т. е. пðеоблàдàющèм стà- íовèтся влèяíèе мощíостè спèðàлè. Пðè достè- жеíèè Іí зíàчеíèя пðèмеðíо 10 А вêлàд ðàзðя- дà плàзмы в повышеíèе темпеðàтуðы деðжàте- ля стàíовèтся íезíàчèтельíым, à дàлее — уже пðàêтèчесêè íезàметíым. Следует отметèть, что деðжàтель подложêè âñå-òàêè мîжíî íàãðåòь дî 1000°С ñ ïîмîщью молèбдеíовой спèðàлè большей длèíы. Это, од- íàêо, сопðовождàется ðядом существеííых пðо- блем. Во-пеðвых, тоê в спèðàлè пðè этом достè- гàет 21 А (рис. 4, êðèвàя 1). Êðоме того, увелè- чеíèе длèíы спèðàлè пðèводèт ê ðосту пàдеíèя íàпðяжеíèя íà íей (соответствеííо, ê большей веðоятíостè пðобоя пðè íèзêом дàвлеíèè в ðе- àêтоðе) è ê увелèчеíèю ее сопðотèвлеíèя, т. е. ðàстет мощíость, выделяемàя спèðàлью, à зíà- чèт, è потоê теплà íà деðжàтель положêè. В то же вðемя, пðè большèх зíàчеíèях тоêà весьмà зàтðудíèтельíо в течеíèе длèтельíого вðемеíè пðоводèть охлàждеíèе подводящèх элеêтðодов, что вызывàет еще одíу пðоблему: íесмотðя íà то, что молèбдеí является одíèм èз íàèболее стойêèх в водоðодíой сðеде мàтеðèàлов, отêðы- тàя молèбдеíовàя спèðàль, взàèмодействуя с во- доðодом пðè высоêой темпеðàтуðе, постепеííо утоíяется, меíяются ее пàðàметðы, è в ðезуль- тàте оíà выходèт èз стðоя. Сðоê службы молèб- дåíîâîé ñïèðàëè ïðè òåмïåðàòóðàõ îêîëî 1000°С состàвляет всего íесêольêо месяцев. В связè с уêàзàííымè пðоблемàмè былà пðед- пðèíятà попытêà создàть íовый íàгðевàтель с достàточíо большèм сðоêом службы, êотоðый позволèл бы свестè ê мèíèмуму тепловые потеðè è ïîëóчèòь òåмïåðàòóðó â ïðåдåëàõ 700—1000°С [18]. В ðàзðàботàííой êоíстðуêцèè (рис. 5) íà- гðевàтельíый элемеíт, èзготовлеííый èз фех- ðàлевой фольгè толщèíой 50 мêм, íàходèтся в êоíтàêте с деðжàтелем подложêè èз íемàгíèт- íой íеðжàвеющей стàлè мàðêè 12Х18Н10Т че- ðез высоêотемпеðàтуðíую êеðàмèêу мàðêè 22ХС (ВÊ94-1). Пðедполàгàлось, что это позволèт умеíьшèть êолèчество потеðь íà тепловое èзлу- чеíèе è умеíьшèть вðемя выходà темпеðàтуðы деðжàтеля подложêè íà ðàвíовесíое зíàчеíèе. Во èзбежàíèе пðобоя с íàгðевàтеля íà зàзем- леííые учàстêè устàíовêè пðè íàпðяжеíèè выше 50 В оí был выполíеí с сопðотèвлеíèем 3 Ом. Мàêсèмàльíàя темпеðàтуðà повеðхíостè деðжà- теля, êотоðую удàлось получèть с помощью тà- êого íàгðевàтеля пðè тоêе íàгðевà 15 А è пàде- íèè íàïðÿжåíèÿ íà íåм 45 В, ñîñòàâèëà 550°С (см. ðèс. 4, êðèвàя 2). Пðè дàльíейшем увелèче- íèè тоêà пðоèзошло ðàсслоеíèе фольгè è ее пе- ðегоðàíèе. Следует отметèть, что èспользовàíèе íèхðомовой фольгè вместо фехðàлевой тàêже íе дàст íеобходèмой для получеíèя àлмàзíых пле- íоê темпеðàтуðы подложêодеðжàтеля, посêоль- êу мàêсèмàльíые зíàчеíèя ðàбочèх темпеðàтуð íèхðомà è фехðàля íе столь зíàчèтельíо отлè- чàюòñÿ мåждó ñîбîé — 1100 è 1000°С, ñîîòâåò- ствеííо [22]. Зàмеíèть фехðàлевую фольгу íà молèбдеíовую íе пðедстàвляется возможíым, т. ê. удельíое сопðотèвлеíèе молèбдеíà в 20 ðàз íèже удельíого сопðотèвлеíèя фехðàля è íèх- ðомà [22]. В тàêом случàе для íàгðевà подлож- êодеðжàтеля до высоêèх темпеðàтуð íеобходèм тоê более 300 А, что достàточíо тяжело обеспе- чèть техíèчесêè èз-зà íеобходèмостè охлàжде- íèя подводящèх пðоводов è, особеííо, высоêо- точíых вàêуумíых вводов. Рèс. 5. Êоíстðуêцèя деðжàтеля подложêè с пло- сêèм íàгðевàтелем èз фехðàлевой фольгè Рèс. 4. Зàвèсèмостè темпеðàтуðы деðжàтеля под- ложêè от тоêà íàгðевàтеля èз молèбдеíовой спè- ðàлè увелèчеííой длèíы (1) è плосêого íàгðе- вàтеля èз фехðàлевой фольгè (2) 2 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Іí, А T, °C 1000 800 600 400 200 100 1 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 43 ÒÅÕÍÎËÎÃÈЧÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ISSN 2225-5818 Существеííо увелèчèть сêоðость пðогðевà деðжàтеля подложêè с помощью ðàзðàботàííо- го íàгðевàтеля тàêже íе удàлось (рис. 6) — его ðàвíовесíую темпеðàтуðу можíо достèчь íе ме- íее чем зà 25—30 мèí, что, по-вèдèмому, связà- íо с íèзêой теплопðоводíостью мàтеðèàлà деð- жàтеля подложêè. Одíàêо, íесмотðя íà сêàзàííое, фехðàлевые íàгðевàтелè пðедложеííой êоíстðуêцèè могут быть èспользовàíы для получеíèя более íèз- êèх темпеðàтуð, íеобходèмых, íàпðèмеð, для получеíèя поðèстого êðемíèя, íèтðèдà тèтàíà è дðугèх соедèíеíèй [23]. Заключение Пðедстàвлеííые ðезультàты èсследовàíèй позволяют зàêлючèть следующее. 1. Пðè òåмïåðàòóðå 600°С è бîëåå ïðîãðåâ подложêè под действèем плàзмы в сðàвíеíèè с íàгðевом от подложêодеðжàтеля íезíàчèтелеí è èм можíо пðеíебðечь. 2. Äля пðедотвðàщеíèя фоðмèðовàíèя íе àл- мàзíых, à àлмàзоподобíых углеðодсодеðжàщèх обðàзовàíèй íеобходèмо учèтывàть èíеðцèоí- íость íàгðевà деðжàтеля подложêè; пðоцесс íàíесеíèя àлмàзíых плеíоê следует пðоводèть тольêо после достèжеíèя стàбèльíого зíàчеíèя íеобходèмой темпеðàтуðы подложêè. 3. Нàгðевàтель èз фехðàлевой фольгè позволя- åò ïîëóчèòь òåмïåðàòóðó ïîдëîжêè íå âышå 550°С. 4. Пðè èспользовàíèè молèбдеíовой пðово- лоêè можíо íàгðеть деðжàтель подложêè до 1000°С, îдíàêî â âîдîðîдíîé ñðåдå дëèòåëь- íость службы тàêого íàгðевàтеля íебольшàя è пðè мàêсèмàльíой темпеðàтуðе состàвляет íе- сêольêо месяцев пðè ежедíевíой ðàботе. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИÊИ 1. Cline B.L., Olson J.M. CVD diamond solutions for machining and other mechanical applications // Diamond films handbook / Ed. by J. Asmussen, D. Reinhard.— New York: Marcel Dekker, 2002.— Р. 403—490. 2. Спðàвочíèê: Фèзèчесêèе свойствà àлмàзà / Под. ðед. Н.В. Новèêовà. — Êèев: Нàуêовà думêà, 1987. 3. Kobashi K., Yokota Y. R&D of diamond films in kobe steel // Proc. of the Sixth Applied Diamond Conf./ Second Frontier Carbon Technology Joint Conf. (ADC/ FCT 2001).— Auburn, Alabama USA.— 2001.— P. 24—30. 4. Han S.K., McClure M.T., Wolden C.A. et. al. Fabrication and testing of a microstrip particle detector based on highly oriented diamond films // Diamond&Related Materials.— 2000. — Vol. 9. — P. 1008-1012. 5. Äовгàíь А.Н., Êолесíèê В.П. Фоðмèðовàíèе àл- мàзоподобíых поêðытèй èмпульсíымè потоêàмè плàзмы // Авèàцèоííо-êосмèчесêàя техíèêà è техíологèя.— № 8.— Хàðьêов, ХАИ.— 2008.— С. 21—25. 6. Кîñòіí Є.Г., Пîëîзîâ Б.П., Фåдîðîâèч О.А. òà іí. Пëàзмîõімічíèé ñèíòåз òà фізèчíі дîñëіджåííÿ íàíîðîзміðíèõ àëмàзîïîдібíèõ ïëіâîê // Зб. àíîòàціé Уêðàїíñьêîї êîíфåðåíції з фізèêè ïëàзмè òà êåðîâàíîãî òåð- моядеðíого сèíтезу.— Óêðàїíà, м. Êèїв.— 2011.— С. 37. 7. Êàлдàíов В.А. Исследовàíèе èсточíèêов íеðàвíо- весíой плàзмы íà осíове СВЧ ðàзðядов, пðедíàзíàчеííых для осàждеíèя àлмàзíых плеíоê / Äèс. …êàíд. фèз.-мàт. íàóê.— Рîññèÿ, ã. Нèжíèé Нîâãîðîд.— 2006. 8. Êусêовà Н.И., Бàêлàðь В.Ю. Пðоцессы получеíèя углеðодíых íàíомàтеðèàлов элеêтðоðàзðядíымè методà- мè // Мàтеð. 14-й междуíàð. êоíфеð. «Фèзèêà èмпульс- íых ðàзðядов в êоíдеíсèðовàííых сðедàх».— Óêðàèíà, г. Нèêолàев.— 2009.— C. 73—75. 9. Пàшíев В.Ê., Стðельíèцêèй В.Е., Опàлев О.А. è дð. Осàждеíèе àлмàзíых поêðытèй с èспользовàíèем тлеющего ðàзðядà, стàбèлèзèðовàííого мàгíèтíым полем // Фèзèчесêàя èíжеíеðèя повеðхíостè.— 2003.— T. 1, №1.— C. 49—55. 10. Yacaman M. J., Yoshida, M. M., Rendon, R., Santiesteban J. G. Catalytic growth of carbon microtubules with fullerene structure // Applied Physics Letters.— 1993.— Vol. 62.— P. 202—204. 11. Сыпчеíêо И.А. О влèяíèè условèй осàждеíèя íà стðуêтуðу, фàзовый состàв è свойствà àлмàзоподобíых плеíоê углеðодà // Вопðосы пðоеêтèðовàíèя è пðоèз- водствà êоíстðуêцèй летàтельíых àппàðàтов.— Хàðьêов, ХАИ.— 2010.— Выï. 3.— С. 296-303. 12. Рудчеíêо С.О., Пухà В.Е., Стàðèêов В.В. Влèяíèе условèй сèíтезà íà стðуêтуðу è свойствà àлмàзоподобíых óãëåðîдíыõ ïëåíîê дëÿ ФЭП // Віñíèê Хàðêіâñьêîãî íàціîíàëьíîãî óíіâåðñèòåòó ім. В.Н.Кàðàзіíà. ¹ 1019, ñåðіÿ «Фізèêà».— 2012.— Вèï. 16.— С. 89—93. 13. Чеðепàíов В.А., Золêèí А.С., Êолесов Б.А., Муðзàхметов Ê.Т., Семеíов B.И. Алмàзоподобíые гðà- íулèðовàííые плеíêè íà êðемíèè, получеííые пðè гоðе- íèè àцетèлеíà [Элеêтðоííый ðесуðс].— Режèм доступà: http://psj.nsu.ru/articles/paper5.html 14. Фèзèчесêèй эíцèêлопедèчесêèй словàðь. Т. 1 / Под ðед. Аíдðеевà Н.Н. è дð.— Мосêвà: Сов. эíцèêло- ïåдèÿ, 1960. 15. Jackman R. B., Beckman J., Foord J. S. The growth of nucleation layers for high-quality diamond CVD from an r.f. plasma // Diamond and related materials.— 1995.— Vol. 4, iss. 5-6.— P. 735—739. 16. Reineck I., Sjostrand M. E., Karner J., Pedrazzini M. Diamond coated cutting tools // Int. J. of Refractory metals and Hard materials.— 1996.— Vol. 14.— P. 187—193. 17. Grotjohn T. A., Asmussen J. Microwave plasma- assisted diamond film deposition. Chapt. 7 // In book: Diamond films handbook / Eds. J. Asmussen, D. Reinhard.— New York, USA: Marcel Dekker, Inc., 2002.— P. 211—300. 18. Выðовец И.И., Гðèцыíà В.И., Äудíèê С.Ф. è дð. Нàíоêðèстàллèчесêèе àлмàзíе CVD-плеíêè: стðуêтуðà, свойствà è пеðспеêтèвы пðèмеíеíèя // Фèзèчесêàя èí- жеíеðèя повеðхíостè.— 2010.— T. 8, № 1.— C. 4—19. 19. Веðевêèí А.А., Выðовец И.И., Гðèцыíà В.И. è дð. Исследовàíèе влèяíèя пàðàметðов сèíтезà àлмàзíых по- êðытèй íà сêоðость èх ðостà è велèчèíу удельíого элеê- тðèчесêого сопðотèвлеíèя // Вопðосы àтомíой íàуêè è техíèêè.— 2010.— № 1.— С. 104—107. Рèñ. 6. Вðåмåííàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñòàíîâëåíèÿ ðàâíî- весíой темпеðàтуðы деðжàтеля подложêè для íàгðевà- теля èз фехðàлевой фольгè пðè ðàзíых тоêàх íàгðевà 0 20 40 60 80 t, мèí T, °C 300 260 220 180 140 Ií = 8 А Ií = 6 А Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 44 ÒÅÕÍÎËÎÃÈЧÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ISSN 2225-5818 В. В. ГЛАДКОВСЬКИЙ, Є. Г. КОСТІН, Б. П. ПОЛОЗОВ, О. А. ФЕДОРОВИЧ, В. О. ПЕТРЯКОВ Уêðàїíà, м. Кèїâ, Іíñòèòóò ÿдåðíèõ дîñëіджåíь НАНУ E-mail: oafedorovich@kinr.kiev.ua ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ ВЧ-РОЗРЯÄÓ І ПАРАМЕТРІВ НАГРІВАЧА НА ТЕМПЕРАТÓРÓ ПІÄÊЛАÄÊИ В ПЛАЗМОХІМІЧНОМÓ РЕАÊТОРІ «АЛМАЗ» ÄЛЯ СИНТЕЗÓ ВÓГЛЕЦЕВИХ АЛМАЗОПОÄІБНИХ ПЛІВОÊ Досліджено вплив на температуру підкладки параметрів ВЧ-розряду в плазмохімічному реакторі «Алмаз», розробленому і виготовленому в Інституті ядерних досліджень. Встановлено час виходу на рівноважне значення температури підкладки при різних параметрах ВЧ-розряду та параметрах основ- ного нагрівача. Встановлено, що в умовах даного дослідження при температурах підкладки вище 600°С вплив ВЧ-розряду на підвищення її температури практично відсутній. Ключові слова: вуглецеві алмазоподібні плівки, плазмохімічний реактор, підкладка, температура нагріву. V. V. HLADKOVSKIY, E. G. KOSTIN, B. P. POLOZOV, O. A. FEDOROVICH, V. A. PETRIAKOV Ukraine, Kiev, Institute for Nuclear Research of NASU E-mail: oafedorovich@kinr.kiev.ua THE INFLUENCE OF НF DISCHARGE PARAMETERS AND HEATER SETTINGS ON THE SUBSTRATE TEMPERATURE IN THE PLASMA-CHEMICAL REACTOR «ALMAZ» FOR THE SYNTHESIS OF DIAMOND-LIKE CARBON FILMS The paper presents the research results on the device for obtaining diamond-like films from gas phase, constructed and tested in the Institute for Nuclear Research of the National Academy of Sciences. The device is based on a high-frequency (HF) discharge (13,56 MHz) into controlled crossed magnetic and electric fields. The discharge is excited in H2+CH4 or H2+CH4+Ar mixtures in different proportions. Working pressure in the chamber is 10–1—10–2 Torr. From the obtained results, the authors determine the time period for establishing of equilibrium substrate temperature at different HF discharge and main heater parameters. HF discharges, in the conditions of this study, at substrate temperatures above 600°C have virtually no influence on the temperature rise of the substrate. In addition, a new heater is proposed in order to increase the attainable temperature and reduce the time for establishing the equilibrium substrate temperature. A fehral heater can not heat the substrate to temperatures above 650°C. A molybdenum wire as a material of the heater can ensure the substrate holder temperature above 1000°C in a hydrogen atmosphere, but it has a short lifespan of a few months at the maximum temperature under daily use. Keywords: carbon diamond-like films, plasma chemical reactor, substrate, heating temperature. DOI: 10.15222/TKEA2014.5-6.39 UDC 535.5 REFERENCES 1. Cline B.L., Olson J.M. CVD diamond solutions for machining and other mechanical applications. Diamond Films Handbook, ed. by J. Asmussen, D. Reinhard, New York, Marcel Dekker, 2002, pp. 403-490. 2. Spravochnik: Fizicheskie svoistva almaza [Handbook: The physical properties of diamond]. Ed. by. N.V. Novikov, Kiev, Naukova dumka, 1987, 187 p. (in Russian) 3. Kobashi K., Yokota Y. R&D of diamond films in kobe steel. Proc of the Sixth Applied Diamond Conference/Second 20. Мàêсèмеíêо Л.С., Мèщуê О.Н., Мàтяш И.Е. è дð. Модуляцèоííàя поляðèметðèя полíого вíутðеííего от- ðàжеíèя, íàðушеííого àлмàзоподобíымè плеíêàмè // Техíологèя è êоíстðуèðовàíèе в элеêтðоííой àппàðàту- ðе.— 2013.— № 1.— С. 3—8. 21. Êостèí Е.Г., Полозов Б.П., Федоðовèч О.А. è дð. Фèзèчесêèе èсследовàíèя íàíоðàзмеðíых àлмàзоподоб- íых плеíоê // Тðуды 13-й МНПÊ «Совðемеííые èí- фоðмàцèоííые è элеêтðоííые техíологèè».— Óêðàèíà, г. Одессà.— 2012.— С. 247. 22. Êошêèí Н.И., Шèðêевèч М.Г. Спðàвочíèê по эле- мåíòàðíîé фèзèêå.— Мîñêâà: Нàóêà, 1966. 23. Khodin A., Lee Joong-Kee, Kim Chang-Sam, Kim Sang-Ok. Amorphous nanocrystalline silicon plasma enhanced CVD grown on porous alumina substrate // 9th IEEE Conference on Nanotechnology.— Italy, Genoa. 2009.— P. 540—542. Дата поступления рукописи в редакцию 4.04 2014 г. Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 45 ÒÅÕÍÎËÎÃÈЧÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ISSN 2225-5818 Frontier Carbon Technology Joint Conference (ADC/FCT 2001), 2001, pp. 24-30. 4. Han S.K., McClure M.T., Wolden C.A., Vlahovic B., Soldi A., Sitar S. Fabrication and testing of a microstrip particle detector based on highly oriented diamond films. Diamond&Related Materials, 2000, vol. 9, pp. 1008-1012. 5. Dovgan’ A.N., Kolesnik V.P. Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya, 2008, iss. 8, pp. 21-25. (in Russian) 6. Kostin Ye.G., Polozov B.P., Fedorovich O.A., Matyash I.Ye., Serdega B.K., Savinkov G.K., Burdin V.V. Zbirnyk anotatsii “Ukrains’ka konferentsiya z fizyky plazmy i KTS- 2011”, Ukraine, Kyiv, 2011, p. 37. (in Ukranian) 7. Kaldanov V.A. Issledovanie istochnikov neravnovesnoi plazmy na osnove SVCh razryadov, prednaznachennykh dlya osazhdeniya almaznykh plenok. Dis. … kand. fiz.-mat. nauk. [Investigation of non-equilibrium plasma sources based on microwave discharges intended for deposition of diamond films. Doct. diss.]. Nizhnii Novgorod, 2006. (in Russian) 8. Kuskova N.I., Baklar’ V.Yu. Mater. of XIV intern. konfer. “Fizika impul’snykh razryadov v kondensirovanykh sredakh”. Ukraine. Nikolaev, 2009, p. 73. (in Russian) 9. Pashnev V.K., Strel’nitskii V.E., Opalev. O.A., Gritsyna V.I., Vyrovets I.I., Bizyukov Yu.A., Bryk V.V., Kolupaeva Z.I. Physical Surface Engineering, 2003, vol. 1, no 1, pp. 49-55. (in Russian) 10. Yacaman M. J., Yoshida, M. M., Rendon, R., Santiesteban J. G. Catalytic growth of carbon microtubules with fullerene structure. Applied Physics Letters, 1993, vol. 62, pp. 202-204. 11. Sypchenko I.A. Voprosy proektirovaniya i proizvodstva konstryktsii letatel’nykh aparatov. Kharkov, KhAI, 2010, iss. 3, ðð. 296-303. (in Russian) 12. Rudchenko S.O., Pukha V.E., Starykov V.V. Visnyk V. N. Karazin Kharkiv National University, N 1019, ser. “Fizika”, 2012, iss. 16, pp. 89-93. (in Russian) 13. Cherepanov V.A., Zolkin A.S., Kolesov K.T., Murzakhmetov K.T., Semenov V.N. [Diamond-like film on the granular silicon produced by combustion of acetylene] Available at: http://psj.nsu.ru/articles/paper5.html (in Russian) 14. Fizicheskii entsiklopedicheskii slovar’. Tom. 1. [Physical encyclopedic dictionary Vol. 1]. Ed. by N. N. Andreeva et al. Moskow, 1960. (in Russian) 15. Jackman R. B., Beckman J., Foord J. S. The growth of nucleation layers for high-quality diamond CVD from an r.f. plasma. Diamond and Related Materials, 1995, vol. 4, iss. 5-6, pp. 735-739. 16. Reineck I., Sjostrand M. E., Karner J., Pedrazzini M. Diamond coated cutting tools. Int. J. of Refractory metals and Hard materials, 1996, vol. 14, pp. 187-193. 17. Grotjohn T. A., Asmussen J. Microwave plasma- assisted diamond film deposition. Ch. 7 in book Diamond films handbook. Ed. by J. Asmussen, D. Reinhard. New York, USA, Marcel Dekker, Inc., 2002, pp. 211-300. 18. Vyrovets I.I., Gritsyna V.I., Dudnik S.F., Opalev. O.A., Reshetnyak E.N., Strel’nitskii V.E. Physical Surface Engineering, 2010, vol. 8, no 1, pp. 4-19. (in Russian) 19. Verevkin A.A., Vyrovets I.I., Gritsyna V.I., Dudnik S.F., Kutny V.E., Opalev O.A., Rybka A.S., Strel'nitskij V.E. Problems of atomic science and technology, 2010, no 1, pp. 104-107 (in Russian) 20. Maksymenko L.S., Mishchuk O.N., Matyash I.E., Serdega B.K., Kostin E.G., Polozov B.P, Fedorovich O.A. Savinkov G.K. [Modulation polarimetry of full internal reflection, broken by diamond-like films]. Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi aparature, 2013, no 1, pp. 3-8. (in Russian) 21. Kostin E.G., Polozov B.P, Fedorovich O.A., Matyash I.E., Serdega B.K., Savinkov G.K. Proc. of the 13th International scientific-practical conference “Modern information and electronic technologies”, Ukraine, Odessa, 2012, p. 247. (in Russian) 22. Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Spravochnik po elementarnoi fizike [Handbook of elementary physics]. Moskow, Nauka, 1966, 248 p. (in Russian) 23. Khodin A., Lee Joong-Kee, Kim Chang-Sam, Kim Sang-Ok. Amorphous nanocrystalline silicon plasma enhanced CVD grown on porous alumina substrate. Proc. of the 9th IEEE Conference on Nanotechnology, Italy, Genoa, 2009, pp. 540-542. ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ Í Î Â Û Å Ê Í È Ã È Ïістун Є. Ï., Ñтасюк І. Ä. Îснови автоматики та автоматизації.— Ëьвів: Âидавництво Ëьвівської політехніки, 2014. Êíèгà пðèсвячеíà осíовíèм пðèíцèпàм побудовè сèстем àвтомàтèчíого ðегулю- âàííÿ òà êåðóâàííÿ. Вèñâіòëåíî îñíîâíі åòàïè ðîзâèòêó òåõíіêè àâòîмàòèзàції. Рîзãëÿíóòî фóíêціéíå ïðèзíàчåííÿ і íàâåдåíî ñòàòèчíі òà дèíàмічíі õàðàêòå- ðèñòèêè åëåмåíòіâ ñèñòåм àâòîмàòèчíîãî ðåãóëюâàííÿ і êåðóâàííÿ. Нàâåдåíî êëàñèфіêàцію ðåãóëÿòîðіâ зà зàêîíàмè ðåãóëюâàííÿ. Оïèñàíî бóдîâó і ðîбîòó ðåãóëÿòîðіâ ïðÿмîї дії òà ізîдðîмíèõ ðåãóëÿòîðіâ, îñíîâíі âëàñòèâîñòі îб’єêòіâ ðåãóëюâàííÿ òà їõíіé âïëèâ íà õàðàêòåð ïðîцåñó ðåãóëюâàííÿ, à òàêîж âïëèâ âëàñòèâîñòåé àâòîмàòèчíîãî ðåãóëÿòîðà íà õàðàêòåð ïåðåõідíîãî ïðîцåñó â САР. Нàâåдåíî ñïðîщåíі іíжåíåðíі мåòîдè âèбîðó àâòîмàòèчíèõ ðåãóëÿòîðіâ і ðîзðà- õóíêó їõíіõ ïàðàмåòðіâ íàñòðîюâàííÿ. Пðèзíàчåíà дëÿ ñòóдåíòіâ âèщèõ òåõíічíèõ íàâчàëьíèõ зàêëàдіâ. Бóдå êîðèñíèм іíжåíåðíî-òåõíічíèм ïðàціâíèêàм, ÿêі зàéмàюòьñÿ ðîзðîбêîю òà âïðîâàджåííÿм сèстем àвтомàтèчíого ðегулювàííя тà êеðувàííя.

Репозитарії

Схожі ресурси