Институт прикладной физики РАН Производство поликристаллических алмазных пленок методом осаждения из паровой фазы Нижний Новгород, 2005г. - презентация

1 Институт прикладной физики РАН Производство поликристаллических алмазных пленок методом осаждения из паровой фазы Нижний Новгород, 2005г.

2 Институт прикладной физики РАН CVD-алмаз – материал 21 века

3 Институт прикладной физики РАН Свойства CVD-алмаза

4 Институт прикладной физики РАН Процессы, протекающие в CVD реакторе Схема реакций образования алмаза из газовой фазы

5 Институт прикладной физики РАН Схемы CVD реакторов с использованием газоразрядной плазмы MSU IAF ASTEX Рабочая частота 2.45 GHz СВЧ мощность < 6 kW Площадь осаждения cm 2 Скорость роста m / h

6 Институт прикладной физики РАН Особенности CVD реакторов на основе СВЧ разряда относительно высокая скорость роста (1 - 2 мкм/час) большая площадь осаждения (до 100 см 2 ) высокая степень конверсии углерода в алмаз отсутствие электродов и посторонних примесей получение пленок различного качества: – для покрытия инструментов – с теплопроводностью 8-12 Вт/см К – с теплопроводностью Вт/см К – оптически прозрачный белый алмаз

7 Институт прикладной физики РАН Промышленный 2,45 ГГц CVD реактор Общий вид установки Схема реактора

8 Институт прикладной физики РАН Синтез толстых алмазных дисков Алмазный диск диаметром 50 мм и толщиной 0,16 мм Алмазный диск диаметром 50 мм и толщиной 0,11 мм

9 Институт прикладной физики РАН Алмазный диск диаметром 75 мм и толщиной 1,5 мм в центре и 1,7 мм с краю диска, время осаждения 1060 часов со стороны подложки со стороны поверхности роста

10 Институт прикладной физики РАН Общий вид алмазного диска диаметром 75 мм после шлифовки Микрофотография в отраженном свете поверхности алмазного диска диаметром 50 мм после шлифовки

11 Институт прикладной физики РАН скорость роста – не менее 15 мкм/час площадь диска – до 100 см 2 высокая теплопроводность – Вт/К. см (натуральный алмаз имеет теплопроводность 20 Вт/К. см) оптическая прозрачность В ИПФ РАН разрабатывается CVD-технология высокоскоростного выращивания алмазных дисков Патент РФ от 27 октября 2003 г. Высокоскоростной способ осаждения алмазных пленок из газовой фазы в плазме СВЧ разряда и плазменный реактор для его реализации. Приоритет от 30 сентября 2002 г.

12 Институт прикладной физики РАН Разработанный 20 кВт/30 ГГц CVD реактор Схема реактора Достигнутые параметры роста: скорость роста – 8-10 мкм/час площадь роста – 60 см 2 высокая теплопроводность оптическая прозрачность

13 Институт прикладной физики РАН Общий вид установки

14 Институт прикладной физики РАН Возможные применения алмазных пленок и дисков теплопроводящие подложки для электронных устройств алмазные режущие инструменты, сверла и буры с алмазным покрытием применение CVD алмаза как полупроводникового материала (диоды, датчики) в качестве акустического детектора выходные окна технологических лазеров ИК-диапазона лазерные и рентгеновские окна, линзы выходные окна мощных генераторов миллиметрового диапазона (гиротронов)

15 Институт прикладной физики РАН Выходное окно гиротрона

16 Институт прикладной физики РАН Изготовление инструментов

17 Институт прикладной физики РАН Алмазные линзы [E. Woerner et al., Diamond and Related Materials 10 (2001) ]

18 Институт прикладной физики РАН Алмазная нанокристаллическая фольга толщиной 1,4-1,6 мкм

19 Институт прикладной физики РАН Заключение На данном этапе - освоена CVD технология получения высококачественных алмазных пленок и пластин - выращены алмазные диски толщиной 2 мм, диаметром 75 мм, имеющие тангенс угла потерь не хуже (1-2) освоена шлифовка алмазных дисков - создана аппаратура для измерения сверхмалых диэлектрических потерь в алмазных дисках - освоен процесс высокотемпературной пайки алмазных дисков к медным тонким волноводам - разработана конструкция выходного окна гиротрона с алмазным диском

20 Институт прикладной физики РАН Ближайшие задачи - дальнейшее совершенствование процесса синтеза АП с целью повышения скорости осаждения до 15 мкм/час - создание промышленной установки для синтеза алмазных дисков диаметром 110 мм на основе 20кВт/30ГГц гиротрона Заключение