Вплив складу газової фази і струму нагріваючого разряду на кінетику зростання легованних азотом наноструктурних алмазних покриттів
Ключові слова:
алмазні покриття, легування азотом, наноструктура, кінетика росту, струм розряду, склад газової фази
Анотація
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).
Завантаження
Посилання
Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф., Опалев О.А., Решетняк Е.Н., Стрельницкий В.Е. Нанокристаллические алмазные CVD-пленки: структура, свойства и перспективы применения//Физическая инженерия поверхности. – 2010. – Т. 8, № 1. – С. 1-19.
Williams O.A. Nanocrystalline diamond//Diamond and Related Materials. – 2011. – Vol. 20. – Р. 621-640.
Gruen D.M. Nanocrystalline diamond films//Annu. Rev. Mater. Sci. – 1999. – Vol. 29. – P. 211-259.
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 deposition system//Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol. 77, No. 17. – P. 2692-2694.
Fernandes A.J.S., Neto M.A., Almeida F.A., Silva R.F. et al. Nano- and micro-crystalline diamond growth by MPCVD in extremely poor hydrogen uniform plasmas//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – P. 757-761.
Williams O.A., Nesladek M., Daenen M., Michaelson 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.
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 электронике”. – М.: МВТУ. – 2005. – C. 541-546.
Ralchenko V., Pimenov S., Konov V., Vlasov I., Khomich A., Saveliev A., Popovich A., Zavedeev 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.
Bhattacharyya S., Auciello O., Birrell J., Carlisle 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 ducting nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films//Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 79. – P. 1441-1443.
Teii K., Ikeda T. Conductive and resistive nanocrystalline diamond films studied by Raman spectroscopy//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – Р. 753-756.
Pleskov Yu.V., Krotova M.D., Elkin V.V., Ralchenko V.G. The effects of nitrogenation on the electrochemical properties of nanocrystalline diamond films//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – Р. 2114-2117.
Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф., Опалев О.А., Решетняк Е.Н., Стрельницкий В.Е. Формирование наноструктурных алмазных пленок в плазме тлеющего разряда// Материалы первой международной научной конференции по наноструктурным материалам. – Минск. – 2008. – С. 360-361.
Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф.,. Опалев О.А., Решетняк Е.Н, Стрельницкий В.Е. Влияние состава газовой фазы на морфологию алмазных пленок, получаемых при возбуждении плазмы в скрещенных Е/Н полях//Материалы 21 Международного симпозиума “Тонкие пленки в электронике”. – М.: ОАО “ЦНИТИ ТЕХНОМАШ” – 2008. – С. 377-382.
Ma K.L., Zhang W.J., Zou Y.S., Chong Y.M., Leung K.M., Bello I., Lee S.T. Electrical properties of nitrogen incorporated nanocrystalline diamond films//Diamond and Related Materials. – 2006. – Vol. 15. – Р. 626-630.
Грицына В.И., Дудник С.Ф., Опалев О.А., Решетняк Е.Н., Стрельницкий В.Е. Особенности морфологии алмазных покрытий с нанокристаллической структурой//ВАНТ, Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2011. – № 4. – С. 165-168.
Tallaire А., Achard J., Silva F., Sussmann R.S., Gicquel A. Homoepitaxial deposition of highquality thick diamond films: effect of growth parameters//Diamond and Related Materials. – 2005. – Vol. 14. – Р. 249-254.
Regemorter T.Van, Larsson K. Effect of substitutional N on the diamond CVD growth process: A theoretical approach//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – Р. 1076-1079.
Shah Zoya Mehmood, Mainwood Alison. A theoretical study of the effect of nitrogen, boron and phosphorus impurities on the growth and morphology of diamond surfaces//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – Р. 1307-1310.
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 Related Materials. – 2009. – Vol. 18. – Р. 698-703.
Chatei Hassan, Bougdira Jamal, Remy Mishel, Alnot Patrick, Bruch Christian, Kruger Jan K.. Effect of nitrogen concentration on plasma reactivity and diamond growth in H2-CH4-N2 microwave discharge//Diamond and Related Materials. – 1997 – Vol. 6. – Р. 107-119.
Qi Xue-Gui, Chen Ze-Shao, Xu Hong. Construction 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.
Bhattacharyya S., Auciello O., Birrell J., Carlisle J.A., Curtiss L.A., Goyette A.N., Gruen D.M., Krauss A.R., Schlueter J., Sumant A., and Zapol P. Synthesis and characterization of highlyconducting nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films//Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 79, No. 10. – P. 1441-1443.
Chuan-Sheng Wang, Ging-Horng Tong, HuangChin Chen, Wen-Ching Shih, I-Nan Lin. Effect of N2 addition in Ar plasma on the development of microstructure of ultra-nanocrystalline diamond films//Diamond and Related Materials. – 2010. – Vol.19 – Р. 147-152.
Карпухина Т.А., Чередниченко А.Г., Буйлов Л.Л., Алексенко А.Е., Белянин А.Ф. Исследование дефектных центров и примесей в поликристаллических пленках алмаза//Труды 1го международного семинара по алмазным пленкам. Техника средств связи. Серия “Технология производства и оборудовани”. – 1991. – Вып. 4. – С. 40-50.
Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф., Кутний В.Е., Опалев О.А., Рыбка А.С., Стрельницкий В.Е. Исследование влияния параметров синтеза алмазных покрытий на скорость их роста и величину удельного электрического сопротивления//Вопросы атомной науки и техники, Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2010. – Т. 95, № 1. – С. 104-107.
Barbosa D.C., Almeida F.A., Silva R.F., Ferreira N.G., Trava-Airoldi V.J., Corat E.J. Influence of substrate temperature on formation of ultrananocrystalline diamond films deposited by HFCVD argon-rich gas mixture//Diamond & Related Materials. – 2009. – Vol. 18. – P. 1283-1288.
Barbosa D.C., Barreto P.R.P., Trava-Airoldi V.J., Corat E.J. Growth and characterization of diamond micro and nano crystals obtained using different methane concentration in argon-rich gas mixture// Diamond and Related Materials. – 2010. – Vol. 19. – P. 768-771.
Williams O.A. Nanocrystalline diamond//Diamond and Related Materials. – 2011. – Vol. 20. – Р. 621-640.
Gruen D.M. Nanocrystalline diamond films//Annu. Rev. Mater. Sci. – 1999. – Vol. 29. – P. 211-259.
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 deposition system//Appl. Phys. Lett. – 2000. – Vol. 77, No. 17. – P. 2692-2694.
Fernandes A.J.S., Neto M.A., Almeida F.A., Silva R.F. et al. Nano- and micro-crystalline diamond growth by MPCVD in extremely poor hydrogen uniform plasmas//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – P. 757-761.
Williams O.A., Nesladek M., Daenen M., Michaelson 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.
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 электронике”. – М.: МВТУ. – 2005. – C. 541-546.
Ralchenko V., Pimenov S., Konov V., Vlasov I., Khomich A., Saveliev A., Popovich A., Zavedeev 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.
Bhattacharyya S., Auciello O., Birrell J., Carlisle 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 ducting nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films//Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 79. – P. 1441-1443.
Teii K., Ikeda T. Conductive and resistive nanocrystalline diamond films studied by Raman spectroscopy//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – Р. 753-756.
Pleskov Yu.V., Krotova M.D., Elkin V.V., Ralchenko V.G. The effects of nitrogenation on the electrochemical properties of nanocrystalline diamond films//Diamond and Related Materials. – 2007. – Vol. 16. – Р. 2114-2117.
Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф., Опалев О.А., Решетняк Е.Н., Стрельницкий В.Е. Формирование наноструктурных алмазных пленок в плазме тлеющего разряда// Материалы первой международной научной конференции по наноструктурным материалам. – Минск. – 2008. – С. 360-361.
Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф.,. Опалев О.А., Решетняк Е.Н, Стрельницкий В.Е. Влияние состава газовой фазы на морфологию алмазных пленок, получаемых при возбуждении плазмы в скрещенных Е/Н полях//Материалы 21 Международного симпозиума “Тонкие пленки в электронике”. – М.: ОАО “ЦНИТИ ТЕХНОМАШ” – 2008. – С. 377-382.
Ma K.L., Zhang W.J., Zou Y.S., Chong Y.M., Leung K.M., Bello I., Lee S.T. Electrical properties of nitrogen incorporated nanocrystalline diamond films//Diamond and Related Materials. – 2006. – Vol. 15. – Р. 626-630.
Грицына В.И., Дудник С.Ф., Опалев О.А., Решетняк Е.Н., Стрельницкий В.Е. Особенности морфологии алмазных покрытий с нанокристаллической структурой//ВАНТ, Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2011. – № 4. – С. 165-168.
Tallaire А., Achard J., Silva F., Sussmann R.S., Gicquel A. Homoepitaxial deposition of highquality thick diamond films: effect of growth parameters//Diamond and Related Materials. – 2005. – Vol. 14. – Р. 249-254.
Regemorter T.Van, Larsson K. Effect of substitutional N on the diamond CVD growth process: A theoretical approach//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – Р. 1076-1079.
Shah Zoya Mehmood, Mainwood Alison. A theoretical study of the effect of nitrogen, boron and phosphorus impurities on the growth and morphology of diamond surfaces//Diamond and Related Materials. – 2008. – Vol. 17. – Р. 1307-1310.
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 Related Materials. – 2009. – Vol. 18. – Р. 698-703.
Chatei Hassan, Bougdira Jamal, Remy Mishel, Alnot Patrick, Bruch Christian, Kruger Jan K.. Effect of nitrogen concentration on plasma reactivity and diamond growth in H2-CH4-N2 microwave discharge//Diamond and Related Materials. – 1997 – Vol. 6. – Р. 107-119.
Qi Xue-Gui, Chen Ze-Shao, Xu Hong. Construction 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.
Bhattacharyya S., Auciello O., Birrell J., Carlisle J.A., Curtiss L.A., Goyette A.N., Gruen D.M., Krauss A.R., Schlueter J., Sumant A., and Zapol P. Synthesis and characterization of highlyconducting nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond films//Appl. Phys. Lett. – 2001. – Vol. 79, No. 10. – P. 1441-1443.
Chuan-Sheng Wang, Ging-Horng Tong, HuangChin Chen, Wen-Ching Shih, I-Nan Lin. Effect of N2 addition in Ar plasma on the development of microstructure of ultra-nanocrystalline diamond films//Diamond and Related Materials. – 2010. – Vol.19 – Р. 147-152.
Карпухина Т.А., Чередниченко А.Г., Буйлов Л.Л., Алексенко А.Е., Белянин А.Ф. Исследование дефектных центров и примесей в поликристаллических пленках алмаза//Труды 1го международного семинара по алмазным пленкам. Техника средств связи. Серия “Технология производства и оборудовани”. – 1991. – Вып. 4. – С. 40-50.
Выровец И.И., Грицына В.И., Дудник С.Ф., Кутний В.Е., Опалев О.А., Рыбка А.С., Стрельницкий В.Е. Исследование влияния параметров синтеза алмазных покрытий на скорость их роста и величину удельного электрического сопротивления//Вопросы атомной науки и техники, Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2010. – Т. 95, № 1. – С. 104-107.
Barbosa D.C., Almeida F.A., Silva R.F., Ferreira N.G., Trava-Airoldi V.J., Corat E.J. Influence of substrate temperature on formation of ultrananocrystalline diamond films deposited by HFCVD argon-rich gas mixture//Diamond & Related Materials. – 2009. – Vol. 18. – P. 1283-1288.
Barbosa D.C., Barreto P.R.P., Trava-Airoldi V.J., Corat E.J. Growth and characterization of diamond micro and nano crystals obtained using different methane concentration in argon-rich gas mixture// Diamond and Related Materials. – 2010. – Vol. 19. – P. 768-771.
Опубліковано
2012-10-29
Як цитувати
Грицына, В. И., Дудник, С. Ф., Кошевой, К. И., Опалев, О. А., & Стрельницкий, В. Е. (2012). Вплив складу газової фази і струму нагріваючого разряду на кінетику зростання легованних азотом наноструктурних алмазних покриттів. Журнал фізики та інженерії поверхні, 10(4), 328 - 335. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/10072
Розділ
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
