Установка для осаждения материалов из газовой фазы
Разработана установка для газофазного осаждения материалов. Выполнена оценка газодинамических параметров потока парогазовой смеси в реакционном объеме при обтекании
 покрываемой поверхности. Исследованы процессы осаждения вольфрама и карбида бора. Розроблена установка для газо фазного осадже...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физическая инженерия поверхности |
|---|---|
| Дата: | 2007 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2007
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98819 |
| 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: | Установка для осаждения материалов из газовой фазы / А.Ф. Корж, Ю.Ф. Лонин, Ю.О. Пилипец, Н.А. Хованский, В.И. Шеремет, Б.М. Широков // Физическая инженерия поверхности. — 2007. — Т. 5, № 1-2. — С. 98–100. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860022835956678656 |
|---|---|
| author | Корж, А.Ф. Лонин, Ю.Ф. Пилипец, Ю.О. Хованский, Н.А. Шеремет, В.И. Широков, Б.М. |
| author_facet | Корж, А.Ф. Лонин, Ю.Ф. Пилипец, Ю.О. Хованский, Н.А. Шеремет, В.И. Широков, Б.М. |
| citation_txt | Установка для осаждения материалов из газовой фазы / А.Ф. Корж, Ю.Ф. Лонин, Ю.О. Пилипец, Н.А. Хованский, В.И. Шеремет, Б.М. Широков // Физическая инженерия поверхности. — 2007. — Т. 5, № 1-2. — С. 98–100. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физическая инженерия поверхности |
| description | Разработана установка для газофазного осаждения материалов. Выполнена оценка газодинамических параметров потока парогазовой смеси в реакционном объеме при обтекании
покрываемой поверхности. Исследованы процессы осаждения вольфрама и карбида бора.
Розроблена установка для газо фазного осадження матеріалів. Виконано оцінку газодинамічних параметрів потоку пара газової суміші в реакційному об‘ємі при обтіканні покриваючої поверхні. Дослідженні процеси осадження вольф-раму та карбіду бора.
The installation for gas-phase deposition of materials
is developed. Gas- dynamic parameters of a vapor-gas
mixture flow in the reaction volume by fowaround
of the surface being coated are evaluated.
The processes of tungsten and boron carbide deposition
are investigated.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:48:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 1-2, vol. 5, No. 1-298
ВВЕДЕНИЕ
Одним из прогрессивных направлений в
современном материаловедении является ос-
воение и развитие газофазных методов
осаждения материалов. Они дают возмож-
ность получать материалы высокой чистоты,
управлять составом и структурой конден-
сатов в процессах осаждения, наносить рав-
номерные покрытия на детали сложной фор-
мы. Область применения их необычайно ши-
рока, от нанесения пленок толщиной не-
сколько микрон для радиоэлектроники до из-
готовления деталей машиностроения.
В металлургии тугоплавких металлов ча-
ще всего используют метод водородного
восстановления галогенидов металлов [1, 2],
поскольку их восстановление осуществля-
ется при относительно низких температурах
(0,2 ÷ 0,5 Тплавл.) с достаточно высокими ско-
ростями процесса осаждения. Осаждаемые
конденсаты характеризуются высокой, близ-
кой к теоретической плотностью, низким со-
держание примесей, в процессах осаждения
могут быть получены сплавы металлов и
различные тугоплавкие соединения в виде
боридов, нитридов, карбидов, силицидов,
оксидов. Это дает возможность наносить
защитные, разделительные, коррозионно-
стойкие, износостойкие покрытия, а также
получать детали, требующие минимальной
последующей механической доработки.
РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ
В настоящей работе выполнены исследо-
вания по разработке установки для водород-
ного восстановления галогенидов. Схема
установки приведена на рис. 1.
Установка представляет собой аппарат
проточного типа с горизонтальным распо-
ложением реактора. Принцип ее действия
состоит в следующем: через реакционную
камеру пропускается поток реагентов, ко-
торые вступают в химическую реакцию на
поверхности разогретой подложки, разме-
щенной внутри реакционной камеры. Твердо-
фазные продукты реакции образуют расту-
щий слой конденсата на поверхности под-
ложки, а газообразные удаляются из камеры
и нейтрализуются.
Реакционная камера является основным
узлом установки. Конструктивно она выпол-
нена из трубы кварцевого стекла или окиси
алюминия с наружным диаметром 150 мм и
длиной 600 мм. Труба закреплена в гори-
зонтальном положении в форкамерах из нер-
жавеющей стали. Герметичность стыков
обеспечивается набором уплотнений из
фторопласта и вакуумной резины. Внутри
трубы коаксиально установлена медная
УДК 669.094.54:661.87.621:661.668
УСТАНОВКА ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
А.Ф. Корж, Ю.Ф. Лонин, Ю.О. Пилипец, Н.А. Хованский,
В.И. Шеремет, Б.М. Широков
Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт” (Харьков)
Украина
Поступила в редакцию 06.06.2007
Разработана установка для газофазного осаждения материалов. Выполнена оценка газо-
динамических параметров потока парогазовой смеси в реакционном объеме при обтекании
покрываемой поверхности. Исследованы процессы осаждения вольфрама и карбида бора.
Рис. 1. Схема установки газофазного осаждения.
1 – реакционная камера, 2 – форкамеры, 3 – генератор,
4 – подложка, 5 – индуктор, 6 – азотные ловушки,
7– форнасос, 8 – узел вращения подложки, 9 – смот-
ровое окно.
ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 1-2, vol. 5, No. 1-2 99
щелевая водоохлаждаемая камера для защиты
керамической трубы от перегрева. Левая
форкамера закрывается загрузочным флан-
цем, в центр которого через вакуумное
уплотнение проходит шток из нержавеющей
стали диаметром 12 мм. Конец штока, об-
ращенный внутрь камеры, снабжен устрой-
ством для крепления подложки. Внутри
штока имеется сквозной канал диаметром
3 мм для размещения микротермопары,
спай которой прикреплен к подложке, а сво-
бодные концы выведены на скользящие кон-
такты, расположенные на внешнем краю
штока. На этом же конце штока имеется муф-
та для подсоединения электропривода вра-
щения подложки. Фланец правой форкамеры
снабжен смотровым окном для визуального
наблюдения за ходом процесса кристал-
лизации.
Нагрев подложки осуществляется индук-
ционным способом от высокочастотного
генератора типа ВЧГ 1-25/0.44 через нави-
тый вокруг камеры семи витковый индуктор
из медной трубки диаметром 10 мм. Мед-
ная щелевая водоохлаждаемая камера
конструктивно выполнена так, что обеспе-
чивает прохождение электромагнитного по-
ля внутрь реакционной камеры для нагрева
подложки. В тоже время излучение от разо-
гретой подложки не попадает через щели на
керамическую трубу. Равномерность тем-
пературного поля достигается размещением
подложки в центральной зоне индуктора.
Контроль температуры подложки произво-
дится по показаниям термопары сигнал ко-
торой выводятся через скользящие контакты
на регистрирующий прибор. Индуктор, вы-
сокочастотный генератор, медная щелевая
камера охлаждается в процессе работы про-
точной водой.
Установка обеспечена системой вымора-
живания продуктов реакции и непрореа-
гировавших галогенидов, состоящей из трех
азотных ловушек соединенных параллельно-
последовательно и отсекаемых друг от друга,
от реакционной камеры и форнасоса силь-
фонными клапонами с запорными медными
тарелками. Для откачки установки на вакуум
используется форвакуумный насос НВР-5Д.
В диапазоне давлений 10–1 – 10–2 торр. в
реакционной камере на парогазовой смеси
возбуждается высокочастотный разряд и ус-
тановка может использоваться как плазмо-
химическая.
Геометрия реакционной камеры и отка-
чивающая система, как показывают расчеты
газодинамических параметров обтекающего
подложку парогазового потока, обеспечивают
вязкостный характер его течения, ломинар-
ность и отсутствие конвективных токов.
Так, при давлении в камере ~10 мм. рт. ст. и
суммарном расходе газовой смеси до 90 л/час
(условия, близкие к оптимальным для осаж-
дения вольфрама, и карбида бора) для под-
ложки диаметром не более 75 мм число
Кнудсена составляет ~10–3 ÷ 10–4, т.е. усло-
вие вязкостного характера течения потока
(Kn < 1) заведомо выполняется. Числа Рейно-
льдса и Грасгофа при этом равны примерно
1 ÷ 3 и 10–2 соответственно, т.е. также вы-
полняются условия ломинарности потока
(NRe < 1000) и отсутствия конвективных токов
(10-2 GrN < NRe< 102 GrN ) [3]. Такой поток
обеспечивает равномерность доставки реа-
гентов к растущей поверхности и практи-
чески одинаковую скорость роста слоя во
всех точках подложки, т.е. позволяет на-
носить покрытия с минимальной разнотол-
щинностью на подложках сложной формы.
На установке проведены исследования по
осаждению вольфрама водородным вос-
становлением его гексафторида и карбида
бора водородным восстановлением трех-
хлористого бора в парах толуола. Осажде-
ние осуществлялось в диапазоне параметров,
когда скорость осаждения лимитировалась
доставкой исходых реагентов к растущей
поверхности. Экспериментальные исследова-
ния показали, что на подложках сложной
формы при нанесении покрытия толщиной
200 – 300 мкм величина слоя в разных точ-
ках подложки отличалась не более чем на
±5 мкм.
На рис. 2 приведена морфология роста
вольфрамового покрытия, используемого в
качестве рабочей поверхности катода в силь-
ноточных импульсных ускорителях. Гра-
А.Ф. КОРЖ, Ю.Ф. ЛОНИН, Ю.О. ПИЛИПЕЦ, Н.А. ХОВАНСКИЙ, В.И. ШЕРЕМЕТ, Б.М. ШИРОКОВ
ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 1-2, vol. 5, No. 1-2100
фитовые катоды с таким покрытием выдер-
живают более 5000 включений при напря-
жении 1 МэВ и токе 50 кА.
На рис. 3 приведена микроструктура кар-
бида бора. Анализ исследований по осажде-
нию карбида бора позволил оптимизиро-
вать процесс осаждения при котором реализу-
ется состав, близкий к стехиометрическому
(С = 21,6 %; В = 78,4 %).
Покрытия из карбида бора используются
в качестве полупроводникового материала в
×5000
Рис. 2. 1– Катод для сильноточных импульсных уско-
рителей и морфология поверхности роста вольф-
рама на 2 – катоде.
термоэлектрических преобразователях, а
также в виде покрытия для защиты элементов
установок термоядерного синтеза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Красовский А.И. и др. Фторидный процесс
получения вольфрама. – М.: Наука, 1986. –
256 с.
2. Королев Ю.М., В.И. Восстановление фтори-
дов тугоплавких металлов водородом. – М.:
Металлургия, 1981. – 270 с.
3. Широков Б.М., Хованский Н.А. Выбор опти-
мальных газодинамических параметров паро-
газового потока в процессах газофазного
осаждения покрытий//ВАНТ.– 1998. – № 4(5),
5(6).– С. 82-84
×300
Рис. 3. Микроструктура карбида бора.
УСТАНОВКА ДЛЯ ОСАДЖЕННЯ
МАТЕРІАЛІВ ІЗ ГАЗОВОЇ ФАЗИ
О.Ф. Корж, Ю.Ф. Лонін, Ю.О. Пилипец,
М.А. Хованський, В.І. Шеремет,
Б.М. Широков
Розроблена установка для газо фазного осад-
ження матеріалів. Виконано оцінку газодинаміч-
них параметрів потоку пара газової суміші в реак-
ційному об‘ємі при обтіканні покриваючої по-
верхні. Дослідженні процеси осадження вольф-
раму та карбіду бора.
INSTALLATION FOR GAS-PHASE
DEPOSITION OF MATERIALS
A.F. Korsh, Yu.F. Lonin, Yu.O. Pilipets,
N.A. Khovansky, V.I. Sheremet, B.M. Shirokov
The installation for gas-phase deposition of materi-
als is developed. Gas- dynamic parameters of a va-
por-gas mixture flow in the reaction volume by fow-
around of the surface being coated are evaluated.
The processes of tungsten and boron carbide depo-
sition are investigated.
УСТАНОВКА ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98819 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:48:16Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Корж, А.Ф. Лонин, Ю.Ф. Пилипец, Ю.О. Хованский, Н.А. Шеремет, В.И. Широков, Б.М. 2016-04-17T22:03:27Z 2016-04-17T22:03:27Z 2007 Установка для осаждения материалов из газовой фазы / А.Ф. Корж, Ю.Ф. Лонин, Ю.О. Пилипец, Н.А. Хованский, В.И. Шеремет, Б.М. Широков // Физическая инженерия поверхности. — 2007. — Т. 5, № 1-2. — С. 98–100. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98819 669.094.54:661.87.621:661.668 Разработана установка для газофазного осаждения материалов. Выполнена оценка газодинамических параметров потока парогазовой смеси в реакционном объеме при обтекании
 покрываемой поверхности. Исследованы процессы осаждения вольфрама и карбида бора. Розроблена установка для газо фазного осадження матеріалів. Виконано оцінку газодинамічних параметрів потоку пара газової суміші в реакційному об‘ємі при обтіканні покриваючої поверхні. Дослідженні процеси осадження вольф-раму та карбіду бора. The installation for gas-phase deposition of materials
 is developed. Gas- dynamic parameters of a vapor-gas
 mixture flow in the reaction volume by fowaround
 of the surface being coated are evaluated.
 The processes of tungsten and boron carbide deposition
 are investigated. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Установка для осаждения материалов из газовой фазы Установка для осадження матеріалів із газової фази Installation for gas-phase deposition of materials Article published earlier |
| spellingShingle | Установка для осаждения материалов из газовой фазы Корж, А.Ф. Лонин, Ю.Ф. Пилипец, Ю.О. Хованский, Н.А. Шеремет, В.И. Широков, Б.М. |
| title | Установка для осаждения материалов из газовой фазы |
| title_alt | Установка для осадження матеріалів із газової фази Installation for gas-phase deposition of materials |
| title_full | Установка для осаждения материалов из газовой фазы |
| title_fullStr | Установка для осаждения материалов из газовой фазы |
| title_full_unstemmed | Установка для осаждения материалов из газовой фазы |
| title_short | Установка для осаждения материалов из газовой фазы |
| title_sort | установка для осаждения материалов из газовой фазы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98819 |
| work_keys_str_mv | AT koržaf ustanovkadlâosaždeniâmaterialovizgazovoifazy AT loninûf ustanovkadlâosaždeniâmaterialovizgazovoifazy AT pilipecûo ustanovkadlâosaždeniâmaterialovizgazovoifazy AT hovanskiina ustanovkadlâosaždeniâmaterialovizgazovoifazy AT šeremetvi ustanovkadlâosaždeniâmaterialovizgazovoifazy AT širokovbm ustanovkadlâosaždeniâmaterialovizgazovoifazy AT koržaf ustanovkadlâosadžennâmateríalívízgazovoífazi AT loninûf ustanovkadlâosadžennâmateríalívízgazovoífazi AT pilipecûo ustanovkadlâosadžennâmateríalívízgazovoífazi AT hovanskiina ustanovkadlâosadžennâmateríalívízgazovoífazi AT šeremetvi ustanovkadlâosadžennâmateríalívízgazovoífazi AT širokovbm ustanovkadlâosadžennâmateríalívízgazovoífazi AT koržaf installationforgasphasedepositionofmaterials AT loninûf installationforgasphasedepositionofmaterials AT pilipecûo installationforgasphasedepositionofmaterials AT hovanskiina installationforgasphasedepositionofmaterials AT šeremetvi installationforgasphasedepositionofmaterials AT širokovbm installationforgasphasedepositionofmaterials |