14.2 Електророзрядні методи
Установка для конденсації АПП дуговим розрядом складається із камери, всередині якої підтримується тиск 1-13 кПа. Позитивний і негативний електроди дугового
Рисунок 1.21 - Структурна схема розпилення іонним пучком: 1 - плазмове джерело іонів; 2 -прискорюючий електрод; 3 - робоча камера; 4 - тримач графітової мішені; 5 - нагрівник; 6 - привід заслінки; 7 - заслінка
розряду розміщуються по обидва боки від підкладки. Після того як розряд запалюється в атмосфері Ar, подається робоча суміш. Через високу температуру дуги суміш газів розпадається, утворюючи АПП на підкладці (параметри розряду: напруга – 20-30В, струм – 5-100А). При даному методі замість метану можна використовувати ацетон, СО та інші гази із вуглецем.
При осадженні АПП із використанням тліючого розряду в реакторі установлюють низький тиск (10-1 - 10-3 Па) і через розрядну трубку (U=1-4 кВ) пропускають газову суміш. Продукти реакції направляються на підкладку, температура якої до 1400 К, оскільки при більш високих температурах процес неефективний.
При використанні мікрохвильового випромінювання для осадження АПП застосовується установка, яка складається із реакційної камери, мікрохвильового генератора (2,45 ГГц), системи охолодження. Підкладка нагрівається через підкладкотримач, який за допомогою ІЧ - дзеркала нагрівається до температури 870-1570 К, необхідної для осадження АПП (оптимальна температура 1200 К). Температура підкладки може досягнути оптимального рівня лише за утворення у камері плазми. Після відкачування камери в неї напускається водень до тиску (1-13)103 Па. Через вікно в камеру подається мікрохвильове випромінювання потужністю 50-200 Вт. Водень після іонізації утворює плазму високої густини. Поверхня підкладки очи-щується під дією високоенергетичних електронів та атомів водню. Оскільки разом із воднем подається і вуглецевий газ (0,1-5%), то відбувається його розпад і на підкладці утворюється АПП.
Часто для одержання АПП використовується ВЧ - розряд. Конденсати утворюються при осадженні з парової фази при застосуванні тліючого або дугового розряду, який підтримується ВЧ – випромінюванням.
Суть цього методу полягає у такому. До реактора подається робоча суміш газів (10-3-103 Па). Одночасно здійснюють нагрівання підкладки до 1070-1270 К. Розпад газів відбувається під дією ВЧ-випромінювання, потужність якого 50-1000 Вт, частота близько 13,5 МГц.
14.3 Комбіновані розряди
Методика із застосуванням комбінованих розрядів має два різновиди: іонно-променеве осадження і тліючий розряд постійного струму плюс низькочастотний високовольтний розряд.
У першому випадку вуглець осаджується із іонних пучків з енергією 20-100 еВ і магнітною сепарацією іонів за масами (установкою є мас-спектрометр). Сформований пучок іонів перед осадженням уповільнюють, що дозволяє проводити процес осадження при температурі підкладки 300 К.
Як різновид цього методу реалізується при опроміненні сконденсованої плівки вуглецю пучком іонів інертного газу (співвідношення Ar+/С≈5) при енергії іонів 0 – 200 еВ і густині струму 5×10-5-10-4А/см2.
Відомий також спосіб одержання АПП із використанням комбінованого розряду: тліючий розряд постійного струму плюс низькочастотний (15-20 кГц) високовольтний розряд. У реакторі запалюється тліючий розряд постійного струму (суміш метану (5-35 об.%) та водню) і на один електрод подається низькочастотна напруга до 20 кВ при силі струму 5 мА.