Исследование влияния параметров низкотемпературной плазмы на физические свойства синтезируемых материалов

• Автор: Юрьев, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 90 с. : ил.

Глава I. Диагностика плазмы в процессе осаждении тонких углеродных пленок
1.1 Введение
1.2 Установка газофазного осаждения углеродных пленок
1.3 Спектроскопическая система
1.4 Оценка газовой температуры по излучению молекулы Н2
1.5 Оценка газовой температуры по излучению радикалов СН и С2
1.6 Оценка электронной температуры по атомарным линиям водорода
1.7 Влияние соотношения интенсивностей эмиссионных линий радикалов СН и С2 на параметры осаждаемых тонких углеродных пленок
1.8 Выводы
Глава II. Осаждение легированных бором алмазных пленок с высокой
плотностью центров нуклеации
2.1 Введение
2.2 Получение тонких легированных бором алмазных пленок
2.3 Исследование химической стойкости проводящих алмазных покрытий
2.4 Выводы
Глава III. Сильноточная электронная пушка на основе алмазной сетки,
легированной бором и автоэмиссионного катода
3.1 Введение
3.2 Селективное осаждение легированных бором алмазных пленок
3.3 Исследование легированной бором алмазной решетки в качестве вытягивающей сетки электронной пушки
3.4 Выводы
Глава IV. Влияние дейтсрировании на электронные свойства
легированных бором алмазных пленок
4.1 Введение
4.2 Получение дейтерированных легированных бором алмазных пленок
4.3 Исследование дейтерированных легированных бором алмазных
пленок
4.4 Выводы
Выводы
Благодарности
Литература

С открытием технологии получения тонких углеродных пленок методами газофазного осаждения открылись новые перспективы для применения углерода в различных приложениях. Уникальное сочетание свойств, присущих тонким углеродным пленкам: механических, термических, электрических, оптических, эмиссионных делает задачу их массового производства весьма актуальной, а возможность влияния на эти свойства путем легирования, открывают новые и новые сферы их применения [1,2]. Осаждение тонких углеродных, плёнок из газовой фазы в плазмохимическом синтезе (thin films chemical vapor deposition, CVD) представляет большой интерес как на фундаментальном уровне, в силу незаконченности построения теории осаждения, так и на прикладном уровне, для создания технологии, позволяющей стабильно получать углеродные пленки с заданными характеристиками.
Из существующих в настоящее время методов осаждения углеродных пленок из газовой фазы в плазмохимическом синтезе наиболее распространенными являются методы горячей нити, тлеющего разряда и СВЧ разряда. Однако первые два из них не отвечают требованиям микроэлектроники из-за загрязнения плазмы материалами испарения электродов и оказываются чрезвычайно негибкими при попытке использовать их для обработки сложных (неплоских) поверхностей. Последний метод, позволяет получать более качественные образцы на поверхностях различной формы, однако, обработка больших площадей с его помощью сопряжена с большими трудностями. Тем не менее, в лабораторных условиях, где не стоит задача получения пленок в промышленных масштабах, этот метод получил наибольшее распространение.
Поведение плазмы в СВЧ CVD реакторах изучено достаточно хорошо. Особенностью этого типа разряда является появление интерференционных неоднородностей на расстояниях порядка половины длины волны СВЧ
и процентное содержание ее паров в рабочей смеси определялось температурой и давлением в камере испарителя.
Параметры осаждения, при которых содержание sp3 — фазы углерода на получаемых пленках максимально, следующие: СВЧ мощность - 900 Вт, расход Н2 - 10 л/ч, содержание смеси С2Н5ОН + В(СН30)з в газовой смеси - 13.6%, содержание В(СН30)з в жидкой смеси - 3%, давление в камере - 80 Topp, температура подложки - 800С. Перед каждым процессом осаждения проводился отжнг подложки в водородной атмосфере 45 Topp и температуре 600С течение 10 мин. Это делалось для того, чтобы удалить все возможные органические примеси с поверхности подложки. После окончания процесса осаждения алмазных пленок образец отжигался, в водороде в тех же условиях около пяти минут для того, чтобы удалить sp2 - фазу, неизбежно образующуюся на поверхности.
Контроль отношения интенсивностей линий излучения [С2]/[СН] позволил заметно улучшить стабильность параметров получаемых углеродных пленок, однако стабильность процесса осаждения является не единственным условием получения определенного типа пленок с заданными параметрами. Вторым фактором, упорядочивающим разрозненные углеродные образования с преобладанием sp3 - фазы является предварительная подготовка (посев центров первичной нуклеации) подложки. Только вместе контроль параметров осаждения и первичная подготовка подложек являются достаточными условиями для получения углеродных пленок с определенной структурой.
В наших экспериментах подложки представляли собой пластины Si(100) с удельным сопротивлением 4,5 Ом*см, имеющие линейный размер 15* 15*0,4мм. Ряд подложек для осаждения сплошных алмазных пленок был подготовлен с помощью стандартной методики механической обработки поверхности металла наноалмазной суспензией. Были изучены структура и свойства полученных алмазных пленок. Морфология пленок исследовалась на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ), а их фазовый состав