Осаждение и газификация различных форм углерода в низкотемпературной плазме

• Автор: Буховец, Валентин Леонидович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. Осаждение алмазоподобных пленок и газификация различных форм углерода в низкотемпературной плазме.
1.1. Особенности гетерогенных реакций в низкотемпературной плазме электрических разрядов

1.2. Аллотропные формы углерода

1.3. Алмазоподобный углерод

1.4. Методы осаждения алмазоподобного углерода.

1.5. Осаждения из газовой фазы, активированной электрическим разрядом.

1.6. Механизм роста аСН при осаждении из плазмы

1.7. Взаимодействие углерода с плазмой электрического разряда в воздухе

и водороде.
Глава И. Осаждение пленок гидрогенизированного углерода
II. 1. Техника и методика эксперимента.
.2. Влияние параметров разряда на скорость роста и свойства
алмазоподобных аСН.
И.З. Осаждение пленок алмазоподобного углерода в установке асимметричного емкостного разряда
II.4. Осаждение аСН пленок из метана и смеси аргонциклогексан на
лавсане
Глава III. Газификация различных форм углерода в плазме положительного столба тлеющего разряда
III. 1. Схема установки и техника эксперимента.
1.2. Профиль концентрации атомов в плазме положительного столба тлеющего разряда
1.3. Рекомбинация атомов кислорода и водорода
Ш.4. Химическая активность низкотемпературной плазмы в отношении
различных форм углерода
Ш.5. Взаимодействие нитрида бора с воздушной плазмой тлеющего
разряда
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
Литература


Потенциал плазмы относительно земли равен ФР Те2. Под действием разности потенциалов Фр Ф электроны тормозятся, а ионы положительные ускоряются и приобретают кинетическую энергию порядка электронной температуры, 1 эВ. В высокочастотном емкостном ВЧЕ разряде, в зависимости от плотности тока на электродах, могут осуществляться два типа разряда сильноточный гаммаразряд и слаботочный альфаразряд 2,3. В первом случае наблюдается интенсивное свечение приэлектродных слоев и процессы на электродах подобны процессам на катоде в разряде постоянного тока гаммапроцессы значительная часть тока в слое представляет собой ионный ток проводимости. Во втором случае свечение вблизи электродов отсутствует ток разряда замыкается на электродах током смещения. В асимметричном ВЧЕ разряде используют два электрода различной площади. ВЧ генератор через емкость соединен с меньшим электродом, и другой электрод, часто включая корпус реактора, заземлен. ВЧ разряд создает плазму между электродами. Слои действуют как диоды, так что электроды приобретают напряжение автоматического смещения, которое распределяется между слоями этих двух электродов как в емкостном делителе, согласно их обратной емкости. Меньший электрод с меньшей емкостью приобретает большее напряжение смещения и становится отрицательным относительно большего электрода. Плотность тока на электрод У в ВЧЕ разряде зависит от напряжения смещения как 1, стр. Уьп. АА1Я4. В асимметричном ВЧЕ разряде может реализоваться ситуация, когда сосуществуют оба типа разряда гаммаразряд на меньшем электроде и альфаразряд на большем 2,3. В связи с этим, по аналогии с разрядом постоянного тока, меньший электрод часто называют катодом, а больший анодом рис. ЕО. Уьл1. Толщина слоя уменьшается с увеличением давления Р как У Р 2, в то время как 2 1Р 1. Таким образом, энергия ионов уменьшается с увеличением давления
что приводит, по закону сохранения энергии, к обогащению слоя горячими нейтральными частицами. Суммарная средняя энергия частиц слоя равна Уь 1, стр. Рис. Схема асимметричного ВЧЕ разряда а, распределение плотности ионов и электронов в плазме и вблизи электродов б и потенциал Vв плазме и в приэлектродных слоях в . Важная особенность газоразрядной плазмы ее неравновесность. Ввиду большого различия в массах заряженных частиц энергию внешнего поля приобретают преимущественно электроны, которые путем соударений передают ее атомам и молекулам. Однако ввиду относительно низкой эффективности этой передачи возникает большая разница между поступательной энергией электронов и тяжелых частиц. Типичные значения средней энергии электронов соответствуют 0 К. При этом температура, соответствующая поступательной энергии тяжелых частиц, мало отличается от комнатной. По этой причине газоразрядную плазму низкого давления еще называют низкотемпературной или холодной. Столкновения электронов с частицами плазмообразующего газа приводят к ионизации и образованию вращателыю, колебательно и электронновозбужденных состояний молекул, в том числе и излучающих, а также их диссоциации распаду. Образовавшиеся под действием электронного удара частицы могут реагировать как между собой, так и с материалами, находящимися в контакте с плазмой. Таким образом, плазма содержит широкий набор химически активных частиц, источником образования которых является не тепловая, как в классических технологических процессах энергия, а энергия внешнего электрического поля 4. Специфика взаимодействия таких частиц с поверхностью твердого тела проявляется в различных аспектах. С одной стороны, свободные атомы и радикалы, имеющие ненасыщенные валентности, легко адсорбируются, образуя поверхностные химические соединения 5. С другой стороны, частицы плазмы могут активировать поверхность, передавая ей избыточную энергию, причем этот процесс будет определяться не только химической природой твердого тела, но и его структурой типом связей ионные, ковалентные, металлические, вандерваальсовы, водородные, особенностями упорядоченной структуры кристаллов, электронных свойств и состояния поверхности 6.