ОПТИЧЕСКРАЗРЯДА Золотухин А.А., Московский государ физический

АЯ СПЕКТРОСКО
В CH4:H2 ГАЗОВО
Устинов А.О., Волков А.П., Обра
ственный университет им. М. факультет E-mail: zolotukh@po

ПИЯ ПЛАЗМЫ
Й СМЕСИ
зцов А.Н.
В. Ломоносова
lly.phys.msu.ru

Введение
Газофазное химическое осаждение (ГФХО) является одним из наиболее эффективных методов получения различных углеродных материалов. Фазовый состав, структурные особенности и другие свойства ГФХО пленок определяются условиями активации газовой смеси. В данной работе представлены результаты in-situ исследования процесса ГФХО углеродных материалов методом оптической эмиссионной спектроскопии (ОЭС).
ОЭС плазмы газового разряда регистрировались при варьировании основных параметров ГФХО процесса, включая давление и состав газовой смеси. Состав, структурные характеристики полученных углеродных пленок изучались методами спектроскопии комбинационного рассеяния света и электронной микроскопии. Полученные данные были проанализированы с целью выявления корреляций между параметрами процесса ГФХО, ОЭС плазмы и характеристиками углеродных пленок, а также для определения механизмов формирования пленочных углеродных материалов различного фазового состава.

Схема процесса ГФХО

Газовый разряд в смеси CH4:H2
Характерный вид положительного столба в процессе ГФХО для чистого водорода (a) и водородо-метановой смеси при 8 % (b) и 25 % (с) CH4. Давление газа 80 Торр. В качестве подложки использовалась Si пластина диаметром 50 мм, помещенная на анод установки. Напряжение разряда 650 В (а), 750 В (b), 850 В (c). Ток разряда 7 А (а), 6 А (b), 5 А (c).

Установка для регистрации ОЭС.

ОЭС плазмы в смеси CH4:H2
Типичные ОЭС для чистого водорода (A), и для водородо-метановой смеси при 8 % (B) и 25 % (C) CH4. Давление газа 80 Торр, напряжение разряда 650 В (A), 750 В (B), 850 В (C). Ток разряда 7 А (A), 6 А (B), 5 А (C).

Механизм осаждения алмазмых пленок
Нуклеация и рост алмазных пленок
[Bradley A. Fox chapter Diamond Films, THIN FILM TECHNOLOGY HANDBOOK]

Осаждаясь, димеры С2 образуют на поверхности преимущественно атомные цепочки (1), а не кластеры (2) благодаря ориентации свободных связей. Происходит образование небольших кристаллитов графита (3) и (4). Формирование нанотрубки может быть инициировано изгибанием графитного листа в начальной стадии (4) или же при достижении некоторой критической высоты.
Предлагаемый механизм образования нанокристаллического
графита и нанотрубок в процессе ГФХО
Осаждение графитоподобных пленок

Морфология поверхности
РЭМ изображения углеродной наноструктурированной пленки (А), (В) и поликристаллической алмазной пленки (С), полученных осаждением из газовой фазы.
углеродных пленок
A
B
C