Синтез алмаза в СВЧ плазме: оборудование, пленки, применение

Abstract

Выполнен краткий обзор развития работ по синтезу алмазных покрытий из плазмы газового разряда в СВЧ устройствах (метод MW CVD – microwave plasma chemical vapor deposition). Рассмотрены существующие СВЧ устройства для алмазного синтеза, а также методы компьютерного моделирования новых устройств и процессов, протекающих в них. Описаны некоторые методы гомоэпитаксиального наращивания монокристаллического алмаза на алмазных подложках. Приведеныпримерыполучения поликристаллических и наноструктурных алмазных пленок на неалмазных подложках методом гетероэпитаксиального роста и рассмотрена зависимость особенностей структуры пленок от состава исходной газовой смеси и условий осаждения в СВЧ реакторах. Рассмотрены примеры получения высокоориентированных поликристаллических алмазных плёнок (HOD – highly oriented diamond), которые по многим свойствам близки к монокристаллу алмаза и показаны области практического применения синтезированных алмазных пленок.

Виконано короткий огляд розвитку робіт з синтезу алмазних покрить із плазми газового розряду в НВЧ пристроях (метод MW CVD – microwave plasma chemical vapor deposition). Розглянуті існуючі НВЧ пристрої для алмазного синтезу, а також методи комп’ютерного моделювання нових пристроїв і процесів, які відбуваються в них. Описані деякі методи гомоепітаксіального нарощування монокристалічного алмазу на алмазних підкладках. Також наведені приклади отримання полікристалічних і наноструктурних алмазних плівок на неалмазних підкладках методом гетероепітаксіального зростання і розглянуто залежність особливостей структури плівок від складу вихідної газової суміші та умов осадження в НВЧ реакторах. Розглянуто приклади отримання високоорієнтованих полікристалічних алмазних плівок (HOD – highly oriented diamond), які за багатьма властивостями близькі до монокристалів алмазу і показані деякі приклади практичного застосування синтезованих алмазних плівок.

In this paper we present a brief review of advancement in the diamond synthesis by microwave plasma chemical vapor deposition (MW CVD) methods. The most prevalent MW CVD devices for diamond synthesis are described, as well as some of the computational modeling methods of a new devices and interaction between MW fields and plasmas during deposition processes are discussed. One can find here a description of some methods of a single-crystal homoepitaxial diamond growth on the diamond substrates and several examples of a heteroepitaxial MW CVD deposition of a polycrystalline diamond films on a non-diamond substrates. We also examined a number of works dealing with a deposition of highly oriented polycrystalline diamond films (HOD) which shows characteristics close to single-crystal diamond. And in the end we gave a number of examples of the grown diamond films applications in industry and electronics.