Исследование плазмы в СВЧ-реакторах и характеристик получаемых в них алмазных плёнок оптическими методами

• Автор: Радищев, Дмитрий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Положения, выносимые на защиту
1. Плазмохимические реакторы для осаждения алмазных плёнок
1.1. Плазмохимические реакторы на основе СВЧ разряда
1.2. Обзор работ по измерению параметров плазмы в СВЧ реакторах
1.2.1. Газовая кинетическая температура
1.2.2. Концентрации активных радикалов
1.2.3. Концентрация электронов
2. Исследование параметров плазмы СВЧ разряда, поддерживаемого излучением магнетрона на частоте 2,45 ГГц
2.1. Экспериментальная установка
2.1.1. Описание СВЧ реактора на основе объемного резонатора
2.1.2. Система оптической регистрации спектров излучения и поглощения плазмы СВЧ разряда
2.2. Измерение параметров плазмы и концентрации активных радикалов
2.2.1. Измерение газовой кинетической температуры

2.2.1.2. Вращательная структура радикала Сг
2.2.1.3. Вращательная структура молекулярного азота

2.2.1.5. Результаты измерений

2.2.1.6. Сопоставление результатов
2.2.2. Результаты измерения газовой кинетической температуры в различных режимах работы СВЧ реактора
2.2.3. Измерение концентрации атомарного водорода в плазме
2.2.3.1. Актинометрический метод
2.2.3.2. Выбор и обоснование используемых для актинометрии
нар линий
2.2.3.3. Результаты измерений
2.2.4. Техника «двойного импульса»
2.2.5. Измерение концентрации активных радикалов в плазме
2.2.5.1. Спектроскопия поглощения радикала Сг
2.2.5.2. Результаты измерений
2.2.5.3. Обсуждение результатов
3. Исследование параметров плазмы СВЧ разряда, поддерживаемого излучением гиротрона на частоте 30 ГГц
3.1. Описание экспериментальной установки
3.1.1. Описание СВЧ реактора на основе разряда, создаваемого в пересекающихся волновых пучках
3.1.2. Система оптической регистрации спектров излучения плазмы
3.2. Измерение параметров плазмы
3.2.1. Газовая кинетическая температура, измерение по вращательной структуре Сг
3.2.2. Измерение концентрации электронов
3.2.2.1. Уширение линий излучения атомарного водорода в плазме
3.2.2.2. Методика обработки спектральных данных
3.2.3. Результаты измерений
4.'-Исследование свойств .алмазных плёнок и пластин ~
4.1. Спектроскопия комбинационного рассеяния

4.1.1. Спектры рассеяния на различных компонентах алмазных плёнок
4.1.2. Стенд для измерения спектра комбинационного рассеяния . 103 4.1 3. Результаты измерений содержания графита и неалмазных компонент в алмазных плёнках
4.1.4. Результаты исследований внутренних напряжений в алмазных
дисках по спектрам комбинационного рассеяния
4.2. Измерение теплопроводности алмазных дисков
4.2.1. Обзор методов измерения теплопроводности
4.2.1.1. Методы, использующие «тепловую волну»
4.2.1.2. Методы импульсного нагрева
4.2.1.3. Стационарные методы измерения теплопроводности
4.2.2. Установка для измерения теплопроводности
4.2.3. Методика проведения измерений и обработки результатов
4.2.4. Результаты измерений
4.3. Кристаллическая структура поверхности
4.3.1. Анализ текстуры и морфологии плёнок по обратному рассеянию
света
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Список публикаций по теме диссертации

а) б) в) г)
Рис. 2.4. Фотографии непрерывного СВЧ разряда при падающей мощности 3 кВт и давлениях газа: а - 50, б - 80, в - 100 и г - 120 Topp
а) б) в) г)
Рис. 2.5. Фотографии непрерывного СВЧ разряда при давлении 80 Topp и различной СВЧ мощности: а - 2,1; б - 2,7, в - 3,5 и г - 4,2 кВт
частота столкновения электронов значительно превышает круговую частоту СВЧ волны. Размеры разряда в плазмохимическом CVD реакторе определялись в основном давлением газа и СВЧ мощностью: объем плазмы примерно пропорционален отношению СВЧ мощности к давлению газа (фотографии разряда при различной СВЧ мощности и различных давлениях показаны на рис. 2.4, 2.5).
Измерения проводились как в непрерывном, так и в импульсном режиме поддержания разряда. Частота следования импульсов в импульсном режиме составляла от 10 до 1000 Гц, скважность - от 2 до 4. Также, при измерении концентрации радикалов, использовалась техника двойного импульса [43], для чего в промежутке между основными импульсами, в реактор подавался короткий (порядка 100 мкс) дополни-