Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий

Приведены экспериментальные результаты исследования влияния величины тока разряда и состава газовой фазы с относительно низким содержанием аргона на кинетику процесса синтеза в плазме тлеющего разряда легированных азотом наноструктурных алмазных покрытий. Показано, что, при введении азота в газовую...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Грицына, В.И., Дудник, С.Ф., Кошевой, К.И., Опалев, О.А., Стрельницкий, В.Е.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2012
Назва видання:	Физическая инженерия поверхности
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101867
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 состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий / В.И. Грицына, С.Ф. Дудник, К.И. Кошевой, О.А. Опалев, В.Е. Стрельницкий // Физическая инженерия поверхности. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 328-335. — Бібліогр.: 27 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101867
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1018672025-02-23T19:05:22Z Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий Грицына, В.И. Дудник, С.Ф. Кошевой, К.И. Опалев, О.А. Стрельницкий, В.Е. Приведены экспериментальные результаты исследования влияния величины тока разряда и состава газовой фазы с относительно низким содержанием аргона на кинетику процесса синтеза в плазме тлеющего разряда легированных азотом наноструктурных алмазных покрытий. Показано, что, при введении азота в газовую фазу за счет соответствующего уменьшения концентрации водорода, скорость роста наноструктурных алмазных покрытий может как возрастать, так и уменьшаться в зависимости от соотношения концентраций компонент газовой фазы. Проведен анализ и сравнение полученных экспериментальных данных с имеющимися литературными данными по влиянию на кинетику процесса синтеза алмазных покрытий состава газовой фазы, мощности разряда (температуры). Наведено експериментальні результати дослідження впливу величини струму розряду і складу газової фази з відносно низьким вмістом аргону на кінетику процесу синтезу у плазмі тліючого розряду легованих азотом наноструктурних алмазних покриттів. Показано, що при введенні азоту в газову фазу за рахунок відповідного зменшення концентрації водню швидкість росту наноструктурних алмазних покриттів може як зростати, так і зменшуватися в залежності від співвідношення концентрацій компонент газової фази. Проведено аналіз і порівняння отриманих експериментальних даних з наявними літературними даними по впливу на кінетику процесу синтезу алмазних покриттів складу газової фази, потужності розряду (температури). The experimental results of investigations of the influence of the discharge current value and composition of the gas phase with a relatively low content of argon on the kinetics of the synthesis process in glow discharge plasma of nitrogen-doped nanostructured diamond coatings have been discussed. It was shown that under feeding of nitrogen into the gas phase by a corresponding decrease of hydrogen concentration the growth rate of nanostructured diamond coatings can increase or decrease depending on the relative concentrations of the gas phase components. The analysis and comparison of the experimental data with the available literature data of the gas phase composition, the discharge power (temperature) on the kinetics of diamond coating synthesis have been performed 2012 Article Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий / В.И. Грицына, С.Ф. Дудник, К.И. Кошевой, О.А. Опалев, В.Е. Стрельницкий // Физическая инженерия поверхности. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 328-335. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101867 537.534.2:679.826 ru Физическая инженерия поверхности application/pdf Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Приведены экспериментальные результаты исследования влияния величины тока разряда и состава газовой фазы с относительно низким содержанием аргона на кинетику процесса синтеза в плазме тлеющего разряда легированных азотом наноструктурных алмазных покрытий. Показано, что, при введении азота в газовую фазу за счет соответствующего уменьшения концентрации водорода, скорость роста наноструктурных алмазных покрытий может как возрастать, так и уменьшаться в зависимости от соотношения концентраций компонент газовой фазы. Проведен анализ и сравнение полученных экспериментальных данных с имеющимися литературными данными по влиянию на кинетику процесса синтеза алмазных покрытий состава газовой фазы, мощности разряда (температуры).
format	Article
author	Грицына, В.И. Дудник, С.Ф. Кошевой, К.И. Опалев, О.А. Стрельницкий, В.Е.
spellingShingle	Грицына, В.И. Дудник, С.Ф. Кошевой, К.И. Опалев, О.А. Стрельницкий, В.Е. Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий Физическая инженерия поверхности
author_facet	Грицына, В.И. Дудник, С.Ф. Кошевой, К.И. Опалев, О.А. Стрельницкий, В.Е.
author_sort	Грицына, В.И.
title	Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий
title_short	Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий
title_full	Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий
title_fullStr	Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий
title_full_unstemmed	Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий
title_sort	влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2012
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101867
citation_txt	Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий / В.И. Грицына, С.Ф. Дудник, К.И. Кошевой, О.А. Опалев, В.Е. Стрельницкий // Физическая инженерия поверхности. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 328-335. — Бібліогр.: 27 назв. — рос.
series	Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv	AT gricynavi vliâniesostavagazovojfazyitokatleûŝegorazrâdanakinetikurostalegirovannyhazotomnanostrukturnyhalmaznyhpokritij AT dudniksf vliâniesostavagazovojfazyitokatleûŝegorazrâdanakinetikurostalegirovannyhazotomnanostrukturnyhalmaznyhpokritij AT koševojki vliâniesostavagazovojfazyitokatleûŝegorazrâdanakinetikurostalegirovannyhazotomnanostrukturnyhalmaznyhpokritij AT opalevoa vliâniesostavagazovojfazyitokatleûŝegorazrâdanakinetikurostalegirovannyhazotomnanostrukturnyhalmaznyhpokritij AT strelʹnickijve vliâniesostavagazovojfazyitokatleûŝegorazrâdanakinetikurostalegirovannyhazotomnanostrukturnyhalmaznyhpokritij
first_indexed	2025-11-24T14:28:25Z
last_indexed	2025-11-24T14:28:25Z
_version_	1849682302645305344
fulltext	328 ВВЕДЕНИЕ Наноструктурные легированные азотом ал- мазные покрытия и пленки, в отличие от не- легированных азотом, обладают электричес- кой проводимостью. Наличие электрической проводимости расширяет возможности прак- тического использования алмазных материа- лов, в том числе, в наноструктурном состоя- нии [1, 2]. Для получения алмазных покрытий в на- ноструктурном состоянии в водород-метано- вую смесь, используемую при синтезе обыч- ных поликристаллических алмазных покры- тий, дополнительно вводят инертный газ [1]. Как показали исследования, уменьшение концентрации водорода за счет введения в газовую смесь инертного газа изменяет со- отношение скорости роста уже сформирован- ных алмазных зерен в покрытии и скорости УДК 537.534.2:679.826 ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ГАЗОВОЙ ФАЗЫ И ТОКА ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА НА КИНЕТИКУ РОСТА ЛЕГИРОВАННЫХ АЗОТОМ НАНОСТРУКТУРНЫХ АЛМАЗНЫХ ПОКРЫТИЙ В.И. Грицына, С.Ф. Дудник, К.И. Кошевой, О.А. Опалев, В.Е. Стрельницкий Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт” Украина Поступила в редакцию 29.10.2012 Приведены экспериментальные результаты исследования влияния величины тока разряда и состава газовой фазы с относительно низким содержанием аргона на кинетику процесса синтеза в плазме тлеющего разряда легированных азотом наноструктурных алмазных покрытий. Показано, что, при введении азота в газовую фазу за счет соответствующего уменьшения концентрации водорода, скорость роста наноструктурных алмазных покрытий может как возрастать, так и уменьшаться в зависимости от соотношения концентраций компонент газовой фазы. Проведен анализ и сравнение полученных экспериментальных данных с имеющимися литературными данными по влиянию на кинетику процесса синтеза алмазных покрытий состава газовой фазы, мощности разряда (температуры). Ключевые слова: алмазные покрытия, легирование азотом, наноструктура, кинетика роста, ток разряда, состав газовой фазы. Наведено експериментальні результати дослідження впливу величини струму розряду і складу газової фази з відносно низьким вмістом аргону на кінетику процесу синтезу у плазмі тліючого розряду легованих азотом наноструктурних алмазних покриттів. Показано, що при введенні азоту в газову фазу за рахунок відповідного зменшення концентрації водню швидкість росту наноструктурних алмазних покриттів може як зростати, так і зменшуватися в залежності від співвідношення концентрацій компонент газової фази. Проведено аналіз і порівняння отриманих експериментальних даних з наявними літературними даними по впливу на кінетику процесу синтезу алмазних покриттів складу газової фази, потужності розряду (температури). Ключові слова: алмазні покриття, легування азотом, наноструктура, кінетика росту, струм розряду, склад газової фази. The experimental results of investigations of the influence of the discharge current value and composition of the gas phase with a relatively low content of argon on the kinetics of the synthesis process in glow discharge plasma of nitrogen-doped nanostructured diamond coatings have been discussed. It was shown that under feeding of nitrogen into the gas phase by a corresponding decrease of hydrogen concentration the growth rate of nanostructured diamond coatings can increase or decrease depending on the relative concentrations of the gas phase components. The analysis and comparison of the experimental data with the available literature data of the gas phase composition, the discharge power (temperature) on the kinetics of diamond coating synthesis have been performed. Keywords: diamond coatings, nitrogen doping, nanostructure, kinetics of coatings grows, discharge current, gas phase composition.  В.И. Грицына, С.Ф. Дудник, К.И. Кошевой, О.А. Опалев, В.Е. Стрельницкий, 2012 329ФІП ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 образования новых алмазных зародышей вплоть до значения, при котором размеры зе- рен в процессе роста покрытия уже не могут превысить нанометровой величины. В боль- шинстве случаев, в качестве инертного газа используют аргон. При использовании наи- более распространенных методов активации газовой фазы с помощью СВЧ разряда или горячей нити для получения алмазных по- крытий в наноструктурном состоянии уменьшают количество водорода в газовой смеси за счет аргона до уровня не более 10 – 20 об.% и даже вплоть до 0% [3 – 5]. Заметное увеличение электрической про- водимости наноструктурных алмазных по- крытий наблюдается при введении в газовую фазу азота в количестве от ~5 – 10 об.% до ~20 – 25 об.% [6 – 7], которое превышает зна- чения концентрации водорода, используемые в большинстве случаев при синтезе нано- структурных алмазных покрытий. Поэтому при синтезе легированных азотом нанострук- турных алмазных покрытий, как правило, концентрацию водорода в газовой фазе не из- меняют, а азот вводят за счет соответствую- щего уменьшения количества аргона. Изменяя таким образом содержание азота в газовой фазе, изучалось его влияние на кинетику, структуру и другие свойства наноструктурных алмазных покрытий [7 – 11]. Нами было установлено, что если прово- дить синтез алмазных покрытий в плазме тле- ющего разряда в скрещенных Е/Н полях, то формирование наноструктурных алмазных покрытий возможно уже при концентрации аргона в газовой фазе на уровне ~ 40% [12]. В этой связи, представляется возможным ис- следовать влияние азота на процесс синтеза наноструктурных алмазных покрытий в до- статочно широком диапазоне изменения его концентрации за счет соответствующего из- менения концентрации водорода, а не только аргона. Такие исследования представляют интерес как с практической стороны при по- лучении нанострутурных легированных азо- том алмазных покрытий, так и с точки зрения получения дополнительных эксперименталь- ных данных для более детального выяснения закономерностей влияния азота на процессы формирования алмазных покрытий, что и по- служило основанием для проведения данной работы. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Синтез нанокристаллических легированных азотом алмазных покрытий осуществляли на оборудовании, описанном в работе [13]. Покрытия наносились на подложки из монокристаллического кремния размерами ~7×××××7 мм2 и толщиной 0,33 мм. Перед нанесе- нием покрытия для создания на поверхности подложки первичных центров кристаллиза- ции алмазной фазы их поверхность подвер- галась механической обработке порошком ультра дисперсного алмаза. Как следует из работ [6, 7, 14], при леги- ровании азотом алмазных покрытий их электропроводимость заметно увеличивается с ростом концентрации азота в газовой фазе в диапазоне значений от ~5% до 25 – 40%. Дальнейшее увеличение концентрации азота уже слабо сказывалось на величине их элект- ропроводимости. В данной работе состав га- зовой фазы был выбран таковым, чтобы име- лась возможность изменять концентрацию азота примерно в таком же диапазоне, как и в упомянутых выше работах [6, 7, 14]. В со- ответствии с этим, концентрация аргона в га- зовой фазе в большинстве экспериментов составляла 60%. Остальные 40% приходи- лись на долю азота, водорода и метана в раз- ных соотношениях. Часть экспериментов проведена при концентрации аргона в газо- вой фазе 75%. Общее давление и скорость по- дачи смеси газов в процессе синтеза алмаз- ных покрытий были неизменные и составля- ли, соответственно, 8⋅⋅⋅⋅⋅103 Па и 300 см3/мин. Диапазон изменения тока тлеющего раз- ряда выбирался из условия обеспечения на- грева подложек до температуры в интервале ~1100 – 1300 К, в котором при синтезе алмаз- ных покрытий в плазме тлеющего разряда из газовых смесей, близких по составу к иссле- дуемым в данной работе, нами ранее полу- чались покрытия в наноструктурном состоя- нии [15]. В данной работе температура под- ложки измерялась, как и в работе [15], опти- ческим пирометром “Промінь”; диапазон из- менения тока тлеющего разряда находился в пределах от ~3,5 А до ~5,5 А. В.И. ГРИЦЫНА, С.Ф. ДУДНИК, К.И. КОШЕВОЙ, О.А. ОПАЛЕВ, В.Е. СТРЕЛЬНИЦКИЙ 330 Исследование влияния состава газовой фа- зы на скорость роста наноструктурных по- крытий проводили при токе тлеющего разря- да 4,5 А. Скорость роста алмазных покрытий определяли на основе данных по изменению веса образца на единицу площади подложки за время проведения эксперимента. Вес об- разцов до и после нанесения алмазного по- крытия определяли на весах ВЛР-20. Время нанесения алмазного покрытия для боль- шинства экспериментов составляло 5 часов. В зависимости от параметров осаждения тол- щина полученных покрытий находилась в пределах от ~1 до 7 мкм. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ К числу основных параметров, которые вли- яют на кинетику роста алмазных пленок, от- носятся состав газовой фазы и температура их синтеза. Температура подложки при ис- пользовании для активации газовой фазы того или иного типа газового разряда, в большин- стве случаев, изменяется за счет изменения его мощности. На рис. 1 приведены зависи- мости скорости роста алмазных покрытий от концентрации метана для разных значений концентрации азота в газовой фазе при мощ- ности разряда ~2,3 кВт; ток разряда составлял 4,5 А. Как видно из рис. 1, скорость роста алмаз- ного покрытия при концентрации азота в га- зовой фазе 6% и 13% с увеличением концент- рации метана сначала возрастает приблизи- тельно по линейному закону, потом, при до- стижении определенной концентрации мета- на, рост замедляется. При концентрации азота 6% увеличение концентрации метана до 2,4% привело уже к падению скорости роста алмазного покрытия. При концентрации азота 19% в пределах исследованных изменений концентрации метана насыщения на кривой зависимости скорости роста алмазного по- крытия от концентрации метана не было до- стигнуто. В целом, подобные зависимости скорости роста алмазного покрытия от кон- центрации метана наблюдаются и в случае получения алмазных покрытий из метан-во- дородных смесей, т.е., характер зависимости скорости роста от концентрации метана ка- чественно не изменился при введении до- полнительно в газовую фазу аргона и азота. При фиксированной величине концент- рации метана увеличение концентрации азо- та в исследованном диапазоне его значений приводило к повышению скорости роста ал- мазных покрытий. Чтобы выяснить, сохраня- ется ли такая зависимость скорости роста ал- мазного покрытия для более широкого диапа- зона изменения концентрации азота, были проведены несколько дополнительных экспе- риментов без изменения тока разряда при концентрации метана в газовой фазе 2,1% и аргона 60%. На рис. 2 приведена зависимость скорости роста алмазного покрытия от концентрации азота при изменении ее в диапазоне от 0% до максимально возможного значения при за- данных концентрациях аргона и метана. Рис. 1. Зависимость скорости роста алмазных покрытий от концентрации метана при концентрации азота в га- зовой фазе 6%, 13% и 19%. Концентрация аргона 60%, остальные 40% – азот, метан и водород в соответствую- щих отношениях. Рис. 2. Зависимость скорости роста алмазных покрытий от концентрации азота в газовой фазе (концентрация метана в газовой фазе 2,1%, аргона 60%, остальное – азот + водород). ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ГАЗОВОЙ ФАЗЫ И ТОКА ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА НА КИНЕТИКУ РОСТА ЛЕГИРОВАННЫХ АЗОТОМ ... ФІП ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 331ФІП ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 Из приведенных на рис. 2 данных видно, что зависимость скорости роста нанострук- турного алмазного покрытия от концентра- ции азота в газовой фазе имеет немонотон- ный характер. При концентрации азота в га- зовой фазе 6% скорость роста алмазного по- крытия минимальна. Она становится срав- нима со скоростью роста нелегированного азотом алмазного покрытия при возрастании концентрации азота до ~13%, и заметно боль- ше – при значениях концентрации азота более 20%. Такой характер зависимости скорости ро- ста от концентрации азота отличается от дан- ных, полученных в работе [7], в которой при увеличении концентрации азота, но за счет уменьшения концентрации аргона, наблюда- лось линейное увеличение скорости роста ал- мазного покрытия во всем исследованном диапазоне изменения концентрации азота от 0% до 25%. Рассмотрение совокупности полученных данных по влиянию азота на кинетику роста наноструктурных алмазных покрытий пока- зывает, что степень этого влияния зависит сложным образом от соотношения в газовой фазе концентрации метана, водорода и азота. Известно, что при введении в газовую фа- зу очень малых концентраций азота (на уров- не единиц и десятков ppm), наблюдается по- вышение в разы скорости роста алмазных по- крытий из метан-водородных смесей [16 – 19]. Столь сильное влияние при таких кон- центрациях азота на скорость роста алмазных покрытий, безусловно, связано с его влияни- ем на протекание химических процессов только на поверхности растущего осадка. Воз- можные механизмы такого влияния азота на рост алмазного покрытия рассмотрены в ра- ботах [17, 18]. Введение азота в газовую фазу при синтезе алмазных покрытий с концентрацией, срав- нимой с концентрацией метана и более высо- кой, приводит к появлению новых газообраз- ных соединений типа CN в заметных коли- чествах и вызывает существенные измене- ния и перераспределение концентрации ак- тивных частиц и соединений по сравнению с составом газовой фазы до введения азота [20 – 23]. При этом, степень изменения и ха- рактер перераспределения концентрации та- ких активных частиц и радикалов, как С, С2, CN, CH, CH3 и других, играющих важную роль в процессе роста алмазного покрытия, зави- сит от соотношения концентраций всех ком- понент газовой фазы, а не только от абсолют- ного значения концентрации азота. В этом случае механизмы формирования алмазного покрытия могут быть разными для различных концентрационных соотношений компонент газовой фазы, чем, по-видимому, можно объя- снить полученные зависимости скорости рос- та наноструктурных алмазных покрытий от концентрации азота в газовой фазе. Изучение влияния тока разряда на скорость роста алмазного покрытия проводили в се- рии экспериментов при концентрации мета- на в газовой фазе 2,1%, азота 19% и концент- рации аргона 60% и 75%, остальное – водо- род. На рис. 3 показаны зависимости ско- рости роста алмазных покрытий от тока разряда для этой серии экспериментов. Полученные зависимости скорости роста алмазных покрытий от тока разряда в нашем случае дают общее представление о зависи- мости от температуры подложки в опосредо- ванном виде. Данные зависимости качест- венно подобны зависимостям, полученным при синтезе алмазных покрытий из водород- метановых или водород-метан-аргоновых га- зовых смесей [24 – 27]. Т.е., с ростом тока разряда (соответственно, температуры син- теза алмазного покрытия) скорость их роста Рис. 3. Зависимость скорости роста алмазных покрытий от величины тока разряда при концентрации метана в газовой фазе 2,1%, азота 19% и концентрации аргона 60% и 75% (остальное – водород). В.И. ГРИЦЫНА, С.Ф. ДУДНИК, К.И. КОШЕВОЙ, О.А. ОПАЛЕВ, В.Е. СТРЕЛЬНИЦКИЙ 332 возрастает и достигает своего максимума при определенной температуре. Что касается аб- солютных значений скорости роста алмазных покрытий и влияния на ее величину концент- рации аргона, то она отвечает диапазону зна- чений, которые приводятся в литературе для скорости роста при синтезе как не легирован- ных, так и легированных азотом нанострук- турных алмазных покрытий [5, 8, 13]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проведены исследования по влиянию азота на кинетику роста наноструктурных алмаз- ных покрытий, синтезированных в плазме тлеющего разряда постоянного тока в скре- щенных Е/Н полях из газовых смесей с отно- сительно низким содержанием аргона. Исследование влияния азота на кинетику роста наноструктурных алмазных покрытий при изменении его концентрации в газовой фазе за счет изменения концентрации водо- рода показало, что в зависимости от соотно- шения концентраций компонент газовой фазы скорость роста при введении азота может, как возрастать, так и уменьшаться. По литератур- ным данным при введении азота за счет со- ответствующего уменьшения концентрации аргона наблюдалось линейное увеличение скорости роста наноструктурных алмазных покрытий. Различия по влиянию азота на ско- рость роста наноструктурных алмазных по- крытий при их синтезе из газовой фазы с раз- личными соотношениями компонент может быть следствием преобладания того или ино- го механизма формирования алмазного по- крытия при изменении состава и концентра- ционных соотношений активных компонент газовой фазы, обусловленных введением в нее азота. Получены зависимости скорости роста легированных азотом наноструктурных ал- мазных покрытий от тока тлеющего разряда в скрещенных Е/Н полях. Данные зависимос- ти подобны имеющимся в литературе дан- ным по влиянию мощности разряда или тем- пературы подложки на скорость роста не ле- гированных поликристаллических или нано- структурных алмазных покрытий. В целом, результаты проведенных иссле- дований дополняют имеющиеся данные по влиянию азота на кинетику роста нанострук- турных алмазных покрытий, синтезирован- ных из газовой фазы разного состава с испо- льзованием различных методов. ЛИТЕРАТУРА 1. Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф., Опалев О.А., Решетняк Е.Н., Стрельниц- кий В.Е. Нанокристаллические алмазные CVD-пленки: структура, свойства и перспек- тивы применения//Физическая инженерия поверхности. – 2010. – Т. 8, № 1. – С. 1-19. 2. Williams O.A. Nanocrystalline diamond//Dia- mond and Related Materials. – 2011. – Vol. 20. – Р. 621-640. 3. Gruen D.M. Nanocrystalline diamond films//An- nu. Rev. Mater. Sci. – 1999. – Vol. 29. – P. 211-259. 4. Lin T., Yu G., Wee T, Shen Z. Compositional mapping of the argon-methane-hydrogen system for polycrystalline to nanocrystalline diamond film growth in a hot-filament chemical vapor depo- sition system//Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol. 77, No. 17. – P. 2692-2694. 5. Fernandes A.J.S., Neto M.A., Almeida F.A., Sil- va R.F. et al. Nano- and micro-crystalline dia- mond growth by MPCVD in extremely poor hyd- rogen uniform plasmas//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – P. 757-761. 6. Williams O.A., Nesladek M., Daenen M., Micha- elson S., Hoffman A., Osawa E., Haenen K., Jackman R.B. Growth, electronic properties and applications of nanodiamond//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – P. 1080-1088. 7. Ральченко В.Г., Кононов В.И., Савельев А.В, Попович А.Ф. Власов И.И., Терехов С.В., Заведеев Е.В., Фомич А.В., Божко А.Д. Свойства легированных алмазных пленок, выращенных в СВЧ разряде//Сб. докл. XVII Междунар. симп. “Тонкие пленки в элект- ронике”. – М.: МВТУ. – 2005. – C. 541-546. 8. Ralchenko V., Pimenov S., Konov V., Vlasov I., Khomich A., Saveliev A., Popovich A., Zavede- ev E., Bozhko A., Loubnin E., Khmelnitskii R. Nitrogenated nanocrystalline diamond films: Thermal and optical properties//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – Р. 2067-2073. 9. Bhattacharyya S., Auciello O., Birrell J., Carlis- le J. Curtiss L.A.,. Goyette A.N, Gruen D.M., Krauss A. R., Schlueter J., Sumant A., Zapol P. Synthesis and characterization of highly-con- ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ГАЗОВОЙ ФАЗЫ И ТОКА ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА НА КИНЕТИКУ РОСТА ЛЕГИРОВАННЫХ АЗОТОМ ... ФІП ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 333ФІП ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 ducting nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films//Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 79. – P. 1441-1443. 10. Teii K., Ikeda T. Conductive and resistive nano- crystalline diamond films studied by Raman spec- troscopy//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – Р. 753-756. 11. Pleskov Yu.V., Krotova M.D., Elkin V.V., Ral- chenko V.G. The effects of nitrogenation on the electrochemical properties of nanocrystalline dia- mond films//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – Р. 2114-2117. 12. Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф., Опалев О.А., Решетняк Е.Н., Стрельниц- кий В.Е. Формирование наноструктурных ал- мазных пленок в плазме тлеющего разряда// Материалы первой международной научной конференции по наноструктурным материа- лам. – Минск. – 2008. – С. 360-361. 13. Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф.,. Опалев О.А., Решетняк Е.Н, Стрельниц- кий В.Е. Влияние состава газовой фазы на морфологию алмазных пленок, получаемых при возбуждении плазмы в скрещенных Е/Н полях//Материалы 21 Международного сим- позиума “Тонкие пленки в электронике”. – М.: ОАО “ЦНИТИ ТЕХНОМАШ” – 2008. – С. 377-382. 14. Ma K.L., Zhang W.J., Zou Y.S., Chong Y.M., Leung K.M., Bello I., Lee S.T. Electrical pro- perties of nitrogen incorporated nanocrystalline diamond films//Diamond and Related Materials. – 2006. – Vol. 15. – Р. 626-630. 15. Грицына В.И., Дудник С.Ф., Опалев О.А., Ре- шетняк Е.Н., Стрельницкий В.Е. Особеннос- ти морфологии алмазных покрытий с нано- кристаллической структурой//ВАНТ, Серия: Физика радиационных повреждений и ра- диационное материаловедение. – 2011. – № 4. – С. 165-168. 16. Tallaire А., Achard J., Silva F., Sussmann R.S., Gicquel A. Homoepitaxial deposition of high- quality thick diamond films: effect of growth parameters//Diamond and Related Materials. – 2005. – Vol. 14. – Р. 249-254. 17. Regemorter T.Van, Larsson K. Effect of subs- titutional N on the diamond CVD growth process: A theoretical approach//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – Р. 1076-1079. 18. Shah Zoya Mehmood, Mainwood Alison. A theo- retical study of the effect of nitrogen, boron and phosphorus impurities on the growth and mor- phology of diamond surfaces//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – Р. 1307-1310. 19. Liang Qi, Yan Chih-shiue, Meng Yufei, Lai Joseph, Krasnicki Szczesny, Mao Ho-kwang, Hemley Russell J. Recent advances in high-growth rate single-crystal CVD diamond//Diamond and Re- lated Materials. – 2009. – Vol. 18. – Р. 698-703. 20. Chatei Hassan, Bougdira Jamal, Remy Mishel, Alnot Patrick, Bruch Christian, Kruger Jan K.. Effect of nitrogen concentration on plasma reac- tivity and diamond growth in H2-CH4-N2 micro- wave discharge//Diamond and Related Mate- rials. – 1997 – Vol. 6. – Р. 107-119. 21. Qi Xue-Gui, Chen Ze-Shao, Xu Hong. Constru- ction and analysis of C-H-N phase diagram for diamond chemical vapor deposition by simulation of gas-phase chemistry//Surface and Coatings Technology. – 2006. – Vol. 200, No. 18-19. – Р. 5268-5276. 22. Bhattacharyya S., Auciello O., Birrell J., Carlis- le J.A., Curtiss L.A., Goyette A.N., Gruen D.M., Krauss A.R., Schlueter J., Sumant A., and Za- pol P. Synthesis and characterization of highly- conducting nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films//Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 79, No. 10. – P. 1441-1443. 23. Chuan-Sheng Wang, Ging-Horng Tong, Huang- Chin Chen, Wen-Ching Shih, I-Nan Lin. Effect of N2 addition in Ar plasma on the development of microstructure of ultra-nanocrystalline dia- mond films//Diamond and Related Materials. – 2010. – Vol.19 – Р. 147-152. 24. Карпухина Т.А., Чередниченко А.Г., Буй- лов Л.Л., Алексенко А.Е., Белянин А.Ф. Ис- следование дефектных центров и примесей в поликристаллических пленках алмаза//Труды 1го международного семинара по алмазным пленкам. Техника средств связи. Серия “Тех- нология производства и оборудовани”. – 1991. – Вып. 4. – С. 40-50. 25. Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф., Кутний В.Е., Опалев О.А., Рыбка А.С., Стре- льницкий В.Е. Исследование влияния пара- метров синтеза алмазных покрытий на ско- рость их роста и величину удельного элект- рического сопротивления//Вопросы атомной науки и техники, Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материало- ведение. – 2010. – Т. 95, № 1. – С. 104-107. 26. Barbosa D.C., Almeida F.A., Silva R.F., Ferrei- ra N.G., Trava-Airoldi V.J., Corat E.J. Influence of substrate temperature on formation of ultra- nanocrystalline diamond films deposited by HFCVD argon-rich gas mixture//Diamond & Related Materials. – 2009. – Vol. 18. – P. 1283-1288. В.И. ГРИЦЫНА, С.Ф. ДУДНИК, К.И. КОШЕВОЙ, О.А. ОПАЛЕВ, В.Е. СТРЕЛЬНИЦКИЙ 334 27. Barbosa D.C., Barreto P.R.P., Trava-Airoldi V.J., Corat E.J. Growth and characterization of dia- mond micro and nano crystals obtained using diff- erent methane concentration in argon-rich gas mixture// Diamond and Related Materials. – 2010. – Vol. 19. – P. 768-771. LITERATURA 1. Vyrovec I.I., Gricyna V.I., Dudnik S.F., Opa- lev O.A., Reshetnyak E.N., Strelnickij V.E. Nano- kristallicheskie almaznye CVD-plenki: struktura, svojstva i perspektivy primeneniya //Fizicheskaya inzheneriya poverhnosti. – 2010. – T. 8, № 1. – S. 1-19. 2. Williams O.A. Nanocrystalline diamond//Dia- mond and Related Materials. – 2011. – Vol. 20. – P. 621-640. 3. Gruen D.M. Nanocrystalline diamond films// Annu. Rev. Mater. Sci. – 1999. – Vol. 29. – P. 211-259. 4. Lin T., Yu G., Wee T, Shen Z. Compositional mapping of the argon-methane-hydrogen system for polycrystalline to nanocrystalline diamond film growth in a hot-filament chemical vapor deposi- tion system//Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol. 77, No. 17. – P. 2692-2694. 5. Fernandes A.J.S., Neto M.A., Almeida F.A., Sil- va R.F. et al. Nano- and micro-crystalline dia- mond growth by MPCVD in extremely poor hydrogen uniform plasmas//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – P. 757-761. 6. Williams O.A., Nesladek M., Daenen M., Micha- elson S., Hoffman A.,Osawa E., Haenen K., Jac- kman R.B. Growth, electronic properties and ap- plications of nanodiamond//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – P. 1080-1088. 7. Ralchenko V.G., Kononov V.I., Savelev A.V., Popovich A.F., Vlasov I.I., Terehov S.V., Zave- deev E.V., Fomich A.V., Bozhko A.D. Svojstva legirovannyh almaznyh plenok, vyraschennyh v SVCh razryade//Sb. dokl. XVII Mezhdunar. simpoz. “Tonkie plenki v `elektronike”. – M.: MVTU. – 2005. – C. 541-546. 8. Ralchenko V., Pimenov S., Konov V., Vlasov I., Khomich A., Saveliev A., Popovich A., Zavede- ev E., Bozhko A., Loubnin E., Khmelnitskii R. Nitrogenated nanocrystalline diamond films: Ther- mal and optical properties//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – P. 2067-2073. 9. Bhattacharyya S., Auciello O., Birrell J., Carlis- le J. Curtiss L.A.,. Goyette A.N, Gruen D.M., Krauss A.R., Schlueter J., Sumant A., Zapol P. Synthesis and characterization of highly-conduc- ting nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films//Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 79. – P. 1441-1443. 10. Teii K., Ikeda T. Conductive and resistive nano- crystalline diamond films studied by Raman spec- troscopy//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – P. 753-756. 11. Pleskov Yu.V., Krotova M.D., Elkin V.V., Ral- chenko V.G. The effects of nitrogenation on the electrochemical properties of nanocrystalline dia- mond films//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – P. 2114-2117. 12. Vyrovec I.I., Gricyna V.I., Dudnik S.F., Opa- lev O.A., Reshetnyak E.N., Strelnickij V.E. For- mirovanie nanostrukturnyh almaznyh plenok v plazme tleyuschego razryada//Materialy pervoj mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii po nano- strukturnym materialam. – Minsk. – 2008. – S. 360-361. 13. Vyrovec I.I., Gricyna V.I., Dudnik S.F., Opa- lev O.A., Reshetnyak E.N, Strelnickij V.E. Vliya- nie sostava gazovoj fazy na morfologiyu almaznyh plenok, poluchaemyh pri vozbuzhdenii plazmy v skreschennyh E/Н polyah//Materialy 21 Mezh- dunar. simpoziuma “Tonkie plenki v elektronike”. – Moskva, OAO 2CNITI TEHNOMASh” – 2008. - S. 377-382. 14. Ma K.L., Zhang W.J., Zou Y.S., Chong Y.M., Leung K.M., Bello I., Lee S.T. Electrical pro- perties of nitrogen incorporated nanocrystalline diamond films//Diamond and Related Materials. – 2006. – Vol. 15. – P. 626-630. 15. Gricyna V.I., Dudnik S.F., Opalev O.A., Reshet- nyak E.N., Strelnickij V.E. Osobennosti morfo- logii almaznyh pokrytij s nanokristallicheskoj struk- turoj//VANT, Seriya: Fizika radiacionnyh pov- rezhdenij i radiacionnoe materialovedenie.– 2011. – № 4. – S. 165-168. 16. Tallaire A., Achard J., Silva F., Sussmann R.S., Gicquel A. Homoepitaxial deposition of high-qua- lity thick diamond films: effect of growth parame- ters//Diamond and Related Materials. – 2005. – Vol. 14. – P. 249-254. 17. Regemorter T.Van, Larsson K. Effect of substi- tutional N on the diamond CVD growth process: A theoretical approach//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – P. 1076-1079. 18. Shah Zoya Mehmood, Mainwood Alison. A theo- retical study of the effect of nitrogen, boron and phosphorus impurities on the growth and morpho- logy of diamond surfaces//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – P. 1307-1310. 19. Liang Qi, Yan Chih-shiue, Meng Yufei, Lai Joseph, Krasnicki Szczesny, Mao Ho-kwang, Hemley Russell J. Recent advances in high-growth rate ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ГАЗОВОЙ ФАЗЫ И ТОКА ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА НА КИНЕТИКУ РОСТА ЛЕГИРОВАННЫХ АЗОТОМ ... ФІП ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 335ФІП ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4 single-crystal CVD diamond//Diamond and Re- lated Materials. – 2009. – Vol. 18. – P. 698-703. 20. Chatei Hassan, Bougdira Jamal, Remy Mishel, Alnot Patrick, Bruch Christian, Kruger Jan K.. Effect of nitrogen concentration on plasma reac- tivity and diamond growth in H2-CH4-N2 micro- wave discharge//Diamond and Related Mate- rials. – 1997. – Vol. 6. – P. 107-119. 21. Qi Xue-Gui, Chen Ze-Shao, Xu Hong. Const- ruction and analysis of C-H-N phase diagram for diamond chemical vapor deposition by simu- lation of gas-phase chemistry//Surface and Coa- tings Technology. – 2006. – Vol. 200, No. 18-19. – P. 5268-5276. 22. Bhattacharyya S., Auciello O., Birrell J., Carlis- le J.A., Curtiss L.A., Goyette A.N., Gruen D.M., Krauss A.R., Schlueter J., Sumant A., Zapol P. Synthesis and characterization of highly-conduc- ting nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films//Appl. Phys. Lett.– 2001.– Vol. 79, No. 10. – P. 1441-1443. 23. Chuan-Sheng Wang, Ging-Horng Tong, Huang- Chin Chen, Wen-Ching Shih, I-Nan Lin. Effect of N2 addition in Ar plasma on the development of microstructure of ultra-nanocrystalline dia- mond films//Diamond and Related Materials. – 2010. – Vol. 19. – R. 147-152. 24. Karpuhina T.A., Cherednichenko A.G., Buj- lov L.L., Aleksenko A.E., Belyanin A.F. Issledo- vanie defektnyh centrov i primesej v polikristal- licheskih plenkah almaza//Trudy 1go mezhduna- rodnogo seminara po almaznym plenkam. Tehni- ka sredstv svyazi. Seriya “Тehnologiya proizvod- stva i oborudovanie”.– 1991.– Vyp. 4.–S. 40-50. 25. Vyrovec I.I., Gricyna V.I., Dudnik S.F., Kut- nij V.E., Opalev O.A., Rybka A.S., Strelnickij V.E. Issledovanie vliyaniya parametrov sinteza almaz- nyh pokrytij na skorost ih rosta i velichinu udel- nogo elektricheskogo soprotivleniya//Voprosy ato- mnoj nauki i tehniki, Seriya: Fizika radiacionnyh povrezhdenij i radiacionnoe materialovedenie. – 2010. – T. 95, № 1. – S. 104-107. 26. Barbosa D.C., Almeida F.A., Silva R.F., Ferrei- ra N.G., Trava-Airoldi V.J., Corat E.J. Influence of substrate temperature on formation of ultrana- nocrystalline diamond films deposited by HFCVD argon-rich gas mixture//Diamond & Related Materials. – 2009. – Vol. 18. – P. 1283-1288. 27. Barbosa D.C., Barreto P.R.P., Trava-Airoldi V.J., Corat E.J. Growth and characterization of dia- mond micro and nano crystals obtained using dif- ferent methane concentration in argon-rich gas mixture//Diamond and Related Materials. – 2010. – Vol. 19. – P. 768-771. В.И. ГРИЦЫНА, С.Ф. ДУДНИК, К.И. КОШЕВОЙ, О.А. ОПАЛЕВ, В.Е. СТРЕЛЬНИЦКИЙ

Влияние состава газовой фазы и тока тлеющего разряда на кинетику роста легированных азотом наноструктурных алмазных покритий

Репозитарії

Схожі ресурси