ПРО НАГРІВАННЯ ПЛАЗМОЮ ВЧ РОЗРЯДУ ТРИМАЧА ПІДКЛАДКИ В ПЛАЗМО ХІМІЧНОМУ РЕАКТОРІ ДЛЯ СИНТЕЗУ АЛМАЗНИХ ТА АЛМАЗОПОДІБНИХ МАТЕРІАЛІВ

В.В. Гладковський, Є.Г. Костін, Б.П. Полозов, О.А. Федорович

Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ

Алмазні та алмазоподібні матеріали являють безперечний інтерес для їхнього практичного використання завдяки широкому набору фізико-хімічних властивостей. Структура і властивості отримуваних матеріалів визначається енергією осаджуваних частинок, хімічним складом плазми, вакуумними умовами та температурою підкладки [1].

Низька температура підкладки призводить до зменшення розмірів кристалів, і сприяє утворенню аморфного вуглецю або графіту, масова частка якого може значно перевищувати частку алмазної фракції [2]. При теплових навантаженнях вище 800 - 1200 °С відбувається графітизація і подальше руйнування алмазу.

Тому, для синтезу алмазоподібних матеріалів температура поверхні підкладки, як правило, тримається в діапазоні від 400 до 1100 °С, а для отримання алмазних найбільш типовими значеннями температури є 700-1000 °С.

При вимірюванні температури підкладки, на якій відбувається ріст кристалів алмазу виникають проблеми, які ускладнюють коректність вимірювань. Це скінування ВЧ- струму по поверхні термопари і її додатковий нагрів, запилення торців ізоляції струмопровідним вуглецем, що може призводити до заниження результатів вимірювань. Контролю температури за допомогою оптичного пірометра ОППІР-09 заважає інтенсивне свічення плазми. Для усунення скін ефекту було використано екранування поверхні термопари металевою пластинкою в точці вимірювання, підводи термопари розташовано під плаваючими електродами, які екранують корпус плазмохімічного ректора від горіння ВЧ- розряду на нього. Запилення торців усунуто шляхом використання подвійної ізоляції із фарфорової трубки.

Безперечним є інтерес до з’ясування впливу ВЧ- розряду на температуру підкладки. Для з’ясування даного аспекту було проведено ряд досліджень, а саме: без розряду, коли температура підкладки змінювалася шляхом зміни струму накалювання молібденової спіралі нагрівача; за наявності розряду, з підігрівом та без підігріву нагрівача.

Для коректних вимірювань температури підкладки при нагріванні тільки від нагрівника необхідний час для її прогріву та встановлення стабільного температурного режиму, становить не менше 40 хвилин. При прогріванні підкладки тільки за рахунок розряду, без використання нагрівача, значення часу прогріву зростає до 70 хвилин. Температура підкладки реактора при наявності ВЧ- розряду з струмом 8 А без нагрівача досягає 200 ⁰С. При температурі 600 ⁰С і більше, додатковий прогрів підкладки за рахунок плазми ВЧ розряду є незначним.

 

1.        Сыпченко И.А. О влиянии условий осаждения на структуру, фазовый состав и свойства алмазоподобных пленок углерода // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: сб. науч. тр. НАУ им. Н.Е. Жуковского «ХАУ».- Вып. 3 (63).- Х., 2010.- с. 296-303.

2.        Черепанов В.А., Золкин А.С., Колесов Б.А., Мурзахметов К.Т., Семёнов B.И. Алмазоподобные гранулированные плёнки на кремнии, полученные при горении ацетилена // [Электронный ресурс] - Режим доступа: // http://psj.nsu.ru/articles/paper5.html