УДК 548.512
А. Глазер, С. М. Розиваль (Нюрнберг, Германия)
Химическая паровая инфильтрация пористых подложек с алмазом с использованием новой конструкции установки с горячей нитью
Мы разработали новую установку с горячей нитью, которая имеет некоторые новые рабочие состояния для химической паровой инфильтрации алмазом. Полная инфильтрация пористых подложек с алмазом с использованием стандартных установок с горячей нитью невозможна. Химическая паровая инфильтрация алмазом ограничена зарастающим слоем алмаза на поверхности, в первую очередь вызванным высокими скоростями рекомбинации атомарного водорода на поверхностях. В результате устье поры закрывается до того, как пора полностью инфильтруется (эффект «бутылочного горлышка»). Пористые подложки инфильтровались с использованием принудительного потока через подложку. Для достижения хороших результатов инфильтрации необходимо было использовать очень низкие концентрации метана.
УДК 548.5
Й. Хирмке, С. Шварц (Эрланген-Нюрнберг) Ф. Хемпель, Г. Д. Станку, Й. Репке (Грайфсвальд, Германия) С. Розиваль (Эрланген-Нюрнберг)
Рост объемных кристаллов алмаза в HF-CVD и мониторинг газовой фазы с помощью лазерной абсорбционной спектроскопии
В методе CVD с горячей нитью мы синтезировали отдельные кристаллы алмаза диаметром до 100 мкм [1]. Для повышения скорости роста и предотвращения дефектов роста предполагается использовать новую систему подачи газа. Это позволяет подавать CH4 отдельно от H2 в реактор локально в положении подложки. Влияние этой концепции на газовую фазу анализировалось с помощью инфракрасной настраиваемой диодной лазерной абсорбционной спектроскопии (IR-TDLAS). Показаны изменения концентраций видов CH4, CH3 и C2H2 с расстоянием подложки от нитей, а также первые результаты роста.
УДК 621.793.7
И. Ш. Трахтенберг, А. Б. Владимиров, А. П. Рубштейн, В. А. Югов, В. Б. Выходец, Т. Е. Куренных (Екатеринбург, Россия) А. Г. Гонтарь, В. Н. Ткач, С. Н. Дуб (Киев, Украина) К. Уемура (Токио, Япония)
Механические свойства покрытий CNx, полученных методом углеродно-дугового распыления
Измерены внутренние напряжения σ0, коэффициенты трения f и микротвердость в алмазоподобных покрытиях, полученных методом вакуумно-дугового распыления углеродной мишени при различных давлениях азота в рабочей камере в процессе осаждения на металлические подложки. Зависимость этих параметров от концентрации азота в покрытиях может быть использована при практическом нанесении упрочняющих и фрикционных покрытий для улучшения их трибологических свойств. Установлена корреляция между механическими свойствами алмазоподобных и CNx покрытий.
УДК 621.793.1
А. П. Рубштейн, И. Ш. Трахтенберг, Е. Г. Волкова, А. Б. Владимиров, В. А. Югов (Екатеринбург, Россия) А. Г. Гонтарь, В. Н. Ткач (Киев, Украина)
Структура пленок CNx (0 ≤ x ≤ 0,5), нанесенных методом дугового распыления графита
Методы просвечивающей электронной микроскопии и сканирующей электронной микроскопии исследовали структуру покрытий a-C и CNx толщиной 1—3 мкм, нанесенных на металлические подложки методом дугового импульсного распыления графитовой мишени в азотной среде при P= (10-2—5) Па. Концентрация и глубинное распределение азота в CNx зависят от постепенного насыщения графитовой мишени. Безазотные покрытия (x=0) состоят из аморфной матрицы с многослойными нанотрубками. Структура покрытий из нитрида углерода зависит от концентрации азота. В диапазоне Cn/Cc < 0,15 и Cn/Cc > 0,4 покрытия CNx являются аморфными. Структура CN0,15 < x < 0,4 представляет собой смесь двух типов аморфных доменов, один из которых декорирован микрокристаллическими включениями. Такие же структурированные включения были обнаружены на графитовой мишени, модифицированной электрической дугой. Полученные результаты позволяют понять зависимость свойств покрытий CN0≤x≤0,5 от концентрации азота.
УДК 621.793.1
J. E. Klemberg-Sapieha, P. Jedrzejowski, L. Martinu(Монреаль, Квебек, Канада)
Механические и оптические характеристики сверхтвердых нанокомпозитных покрытий TiN/a—Si3N4 и TiCN/a—SiCN, полученных методом PECVD
Существует постоянная потребность в новых твердых и сверхтвердых (H > 40 ГПа) материалах для различных областей применения: от защитных покрытий для режущих инструментов и аэрокосмической промышленности до автомобильной промышленности, MEMS и других. В этой работе было обнаружено, что нанокомпозитные твердые покрытия, изготовленные методом плазменно-химического осаждения из газовых смесей TiCl4/SiH4/CH4/N2/H2/Ar, обладают уникальными свойствами, такими как сверхтвердость, высокая прочность и интересные оптические свойства и цвета. Механические характеристики, такие как твердость и модуль Юнга, определялись с помощью чувствительного к глубине индентирования. Микроструктура пленки изучалась методами XRD, SEM, TEM, ERD-TOF, XPS и AFM. Оптические свойства, такие как цвет, показатель преломления и коэффициент экстинкции, оценивались с использованием комбинированной спектрофотометрии и спектроскопической эллипсометрии. Этот многотехнический подход позволил нам определить взаимосвязи между структурой и свойствами. Мы показали, что nc-TiN/a—Si3N4 демонстрирует твердость 45 ГПа, в то время как новый nc-TiCN/a—SiCN обеспечивает твердость 57 ГПа в дополнение к очень высокой стойкости к пластической деформации (1,8 Гс Pa).
УДК 621.793.3
T. Meziani, P. Colpo, F. Rossi (Ispra, Италия)
PECVD алмазоподобного углерода (a-C:H) из разложения метана в индуктивно-связанном разряде высокой плотности
В статье описывается экспериментальное исследование процесса осаждения алмазоподобного углерода из прекурсора метана с помощью инновационного источника индуктивно-связанной плазмы высокой плотности. Похоже, что высокая плотность плазмы позволяет быстро выращивать алмазоподобные углеродные покрытия, демонстрирующие высокую твердость. В отличие от того, что обычно встречается в литературе, похоже, что ионные виды существенно участвуют в росте углеродной пленки при воздействии сильного потока ионов.
УДК 548.75:539.26
М. А. Весаги, М. Назари (Тегеран, Иран)
Исследование методом РФЭС и ИК тонких пленок углерода, полученных при отрицательном смещении постоянного напряжения подложки
Тонкие пленки гидрогенизированного аморфного углерода (a-C:H) были получены на стеклянных подложках при различном приложенном смещении постоянного напряжения методом HF-CVD. Другие факторы осаждения поддерживались постоянными. Были получены спектры ИК и РФЭС пленок. Путем деконволюции спектров ИК и РФЭС было рассчитано отношение sp³/sp². Отношение sp³/sp² нелинейно изменяется с напряжением смещения и имеет минимум и максимум в диапазоне напряжения смещения 0—70 В.
УДК 544.526.5:539.216
Л. Седлакова, М. Горакова, П. Хайкова, А. Колоух, Й. Карасек, П. Шпатенка (Либерец, Чешская Республика)
Фотокаталитические свойства пленок на основе оксида титана, нанесенных методом PECVD
Фотокаталитические пленки на основе оксида титана и их применение стали предметом растущего интереса в последние годы. Свойства этих пленок существенно зависят от применяемых методов осаждения.
В данной статье основное внимание уделяется различным параметрам метода плазменно-химического осаждения из паровой фазы и их влиянию на получаемые тонкие пленки оксида титана. Осаждения проводились с различным смещением, температурой подложки и типом подложки. Полученные образцы пленок оксида титана были испытаны на их фотокаталитические свойства. Метод испытаний был основан на разложении модельного органического вещества, кислотного оранжевого II. Толщина пленки измерялась механическим профилометром.
УДК 533.924:678.742.2-492.2
Й. Хладик, М. Йодас, А. Колоух, П. Шпатенка (Либерец, Чешская Республика)
Проникновение активных частиц в порошок
Целью данной работы является исследование проникновения плазменной модификации глубоко под верхний слой порошка полиэтилена (ПЭ). Доказано, что при модификации порошка с использованием плазмы низкого давления и низкой температуры обработка проникает под слой порошкового пакета. Это проникновение уменьшается с давлением и увеличивается с течением времени процесса.
УДК 539.216:537.533.2
З. Знамировский (Вроцлав, Польша) Э. Старыга, Г. В. Бэк, Д. Яжинская (Лодзь, Польша) К. Никлиборц (Вроцлав, Польша) А. Карчемская (Лодзь, Польша) М. Грин (Лондон, Великобритания)
Эмиссионные свойства пленок DLC на подложках Si
Пленки DLC наносились на полированные подложки кремния n-типа и p-типа. Удельное сопротивление кремния составляло ≈ 0,02 Ом·см. Некоторые пленки DLC толщиной 20 нм наносились на поверхность Si n-типа с помощью субмикронных конусов. Для структурных исследований использовались СЭМ и спектроскопия Рамана. Полевая электронная эмиссия происходит после пробоя диэлектрика, за исключением образцов с конусами Si, для которых эмиссия, по-видимому, происходит из SiC, образованного на первой стадии электронной эмиссии. Кажется, что слишком много фазы sp² графита может привести к наблюдаемому увеличению поля включения с 50 В/мм до 150 В/мм.
УДК 548.5
E. Dumiszewska, W. Strupinski, K. Zdunek (Варшава, Польша)
Взаимодействие между плотностью дислокаций и концентрацией носителей в слоях нитрида галлия
Мы исследовали проблему взаимодействия кислорода и дислокаций и его влияние на концентрацию носителей в слоях GaN. Мы получили образцы с различной плотностью дислокаций. Затем мы проверили концентрацию носителей с помощью измерений Холла. Образцы с более высокой ЭПД характеризовались более высокой концентрацией электронов. Мы предположили, что кислород диффундирует вдоль линий прорастающих дислокаций, действует как мелкий донор и влияет на непреднамеренное легирование. Следовательно, чем больше дислокаций присутствует в слоях GaN, тем выше концентрация носителей.
УДК 533.924:661.571
Т. Бенек, Р. Б. Бек, А. Якубовски, П. Конарски, М. Цвиль (Варшава, Польша) П. Хоффманн, Д. Шмайссер (Котбус, Германия)
Формирование слоев оксинитридов в ВЧ-плазменном планарном реакторе для будущих структур Si и SiC МОП
Эксперименты, представленные в данной работе, являются частью расширенного исследования, в котором изучается возможность изготовления слоев оксинитридов для будущих структур Si и SiC МОП путем имплантации азота из ВЧ-плазмы и последующего процесса плазменного окисления.
Чтобы избежать анализа более сложных устройств SiC МОП, на данном этапе эксперименты проводились с использованием кремниевых подложек. Полученные слои были охарактеризованы с помощью эллипсометрии, XPS и SIMS. Результаты электрических характерик. Также обсуждаются теризация тестовых структур МОП, изготовленных с использованием исследуемых слоев в качестве затворного диэлектрика.
УДК 615.472.3:621.922.029
Л. Климек, М. Кохановски, М. Романович (Лодзь, Польша)
Абразивный износ стоматологических боров с алмазным покрытием и его влияние на параметры готовой поверхности
Целью данного исследования была оценка характера и скорости абразивного износа стоматологических алмазных инструментов, а также их влияние на параметры эмалевой поверхности зуба.
УДК 615.472.3:621.9.029
Л. Климек, К. Банашек (Лодзь, Польша)
Механизмы износа боров с алмазным зерном
Целью исследования было наблюдение изменений в стоматологических борах с алмазным зерном после резки и выяснение характера износа боров.
УДК 537.533.2:546.26-162
E. Staryga, D. Jarzynska (Lódz, Poland) K. Fabisiak, A. Banaszak (Bydgoszcz, Poland)
Полевая эмиссия из алмазных и алмазоподобных углеродных пленок
Изучена полевая эмиссия из алмазных и алмазоподобных углеродных тонких пленок, нанесенных на кремниевые подложки. Алмазные пленки синтезированы с использованием метода химического осаждения из паровой фазы горячей нити. Алмазоподобные углеродные пленки нанесены с использованием метода радиочастотного химического осаждения из паровой фазы. Исследования полевой эмиссии проводились с использованием конфигурации электродов асфера-плоскость. Результаты полевой эмиссии анализировались с использованием модели Фаулера-Нордгейма. Было обнаружено, что плотность зародышеобразования алмаза влияет на свойства полевой эмиссии. Пленки были охарактеризованы с использованием стандартной сканирующей электронной микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния и методов электронного спинового резонанса. Рамановские спектры как алмазных, так и алмазоподобных пленок демонстрируют спектральные особенности, характерные для этих структур. Спектр комбинационного рассеяния для алмазных пленок демонстрирует четко выраженный пик при 1333 см–1. Асимметричный широкий пик, образованный в алмазоподобных углеродных пленках, состоит из D-полосы и G-полосы около 1550 см–1, показывая существование как алмаза (sp³-фаза), так и графита (sp2-фаза) в алмазоподобных углеродных пленках.