Плазменно и термически стимулированное осаждение алмазных пленок многомерные модели химических реакторов
Описание файла
PDF-файл из архива "Плазменно и термически стимулированное осаждение алмазных пленок многомерные модели химических реакторов", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой докторскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени доктора физико-математических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования“Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова”Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. СкобельцынаНа правах рукописиМАНКЕЛЕВИЧ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧПЛАЗМЕННО И ТЕРМИЧЕСКИ СТИМУЛИРОВАННОЕ ОСАЖДЕНИЕ АЛМАЗНЫХПЛЕНОК: МНОГОМЕРНЫЕ МОДЕЛИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВДиссертация на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукСпециальность 01.04.08 – физика плазмыМосква - 20132ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ............................................................................…........................................................
5Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ….............................................................................................. 15§1.1. Газофазное химическое осаждение (ГХО) алмазных пленок (АП) ............................. 15§1.2. Реакторы ГХО с активацией смеси горячей нитью (ГН). Теория и эксперимент .. 19§1.3. Реакторы ГХО с дуговым плазмотроном (ДП) ……………………...…...........………. 25§1.4. Реакторы ГХО с разрядом постоянного тока (РПТ) …………………………............. 30§1.5.
Реакторы ГХО с активацией смеси сверхвысокочастотным разрядом (СВЧР) ….. 31§1.6. Механизмы роста АП ….…….............................................................................................. 36Глава 2. АКТИВАЦИЯ H/C, H/C/N И H/B/C/O СМЕСЕЙ ГОРЯЧЕЙ НИТЬЮ (ГН) ДЛЯГАЗОФАЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ АЛМАЗНЫХ ПЛЕНОК.ПРОСТРАНСТВЕННО ДВУМЕРНОЕ И ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕПРОЦЕССОВ В РЕАКТОРАХ ГХОГН ....................................................................... 39§2.1. Устройство реакторов ГХОГН и их размерные 2-D(r,z), 2-D(x,z) и 3-D(x,y,z)модели. Механизмы роста АП ...........................................................................................
392.1.1. Устройство и схема работы реакторов ГХОГН ……………………….............…... 392.1.2. Размерные модели реакторов ГХОГН. 3-D(x,y,z) модель ………………............... 412.1.3. Газофазно-поверхностные реакции и механизмы роста АП ……………............... 46§2.2. Моделирование реакторов ГХОГН в H/C смесях.
Осаждениемикрокристаллических алмазных пленок (МКАП) …………………………............. 512.2.1. Основные механизмы химической конверсии углеводородов. Нелокальныйбаланс процессов рождения и гибели CxHy компонент в ГХОГН реакторах …... 512.2.2. Распределение СН3 концентраций: теория и эксперимент. 3-D эффекты...
.......... 57§2.3. Эффекты вариации параметров и геометрии реакторов ГХОГН в H/C смесях .... 622.3.1. Эффекты вариации температуры нити Tf …………………..……………………... 622.3.2. Эффекты вариации температуры подложки Ts и расстояния между ГН иподложкой …..................................………………..…….…………………………... 642.3.3. Эффекты вариации давления газа. Расчетные и экспериментальныескорости роста АП …................................................................................................... 652.3.4.
Многонитевые реакторы. Условия однородности скорости роста АП ….............. 67§2.4. Моделирование реакторов ГХОГН в СH4/NH3/Н2 и СH4/N2/Н2 смесяхH/C/N химический механизм. Процессы на поверхности нити …..………................. 692.4.1. Газофазно-поверхностные процессы с участием азотных компонент ..….............. 702.4.2. 3-D моделирование. Эффекты вариации доли NH3, N2 и температуры ГН ............
732.4.3. Сравнение экспериментальных и расчетных распределений концентраций NH .. 79§2.5. Моделирование реакторов ГХОГН в H/B/C/O смесях. Химический механизмв B2H6/H2 и B2H6/СН4/H2 смесях с примесью O2 ….…………………………................. 812.5.1. Каталитические свойства горячей нити в борсодержащих смесях.Диссоциация B2H6. H/B/C/O химический механизм ………….............…….…… 812.5.2. Моделирование процессов в H/B/C и H/B/C/O смесях реактора ГХОГН.Экспериментальное поведение концентрации атомов бора ………….….............. 87§ 2.6.
Выводы к Главе 2 .................................................................................................................. 94Глава 3. КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ МОЛЕКУЛ Н2 И N2 НАПОВЕРХНОСТИ ГОРЯЧЕЙ НИТИ. ПОВЕДЕНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Н И NАТОМОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ГН И ДАВЛЕНИЯ ГАЗА Н2ИЛИ N2. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ АЗОТА НА НИТИ ИПРОСТРАНСТВЕННАЯ НЕРАВНОВЕСНОСТЬ КОНЦЕНТРАЦИЙ N2(v=1) … 953§3.1. Двухступенчатый механизм каталитической диссоциации Н2 на поверхности ГН.Экспериментально-аналитический подход для самосогласованного нахождениякаталитического источника Q(p,Tf) и профилей концентрации атомарного водородаи температуры газа как функций давления p и температуры нити Tf .......................
95§3.2. Поведение распределений концентрации атомов Н как функций давления p итемпературы нити Tf. Эффекты карбидизации ГН и колебательно-возбужденныхмолекул Н2(v) ....................................................................................................................... 104§3.3.
Двухступенчатый механизм каталитической диссоциации N2 на поверхности ГН.Экспериментально-модельный подход для нахождения каталитическогоисточника Q(p,Tf), распределений концентраций атомов N и температурыгаза как функций давления газа p и температуры нити Tf ........................................ 111§3.4. Колебательное возбуждение азота на нити и особенности пространственнойнеравновесности в распределении концентраций колебательно-возбужденныхмолекул азота N2(v=1) ......................................................................................................... 122§ 3.5.
Выводы к Главе 3 …........................................................................................................... 127Глава 4. АКТИВАЦИЯ H/C/Ar СМЕСЕЙ ДУГОВЫМ ПЛАЗМОТРОНОМ (ДП) ДЛЯОСАЖДЕНИЯ АЛМАЗНЫХ ПЛЕНОК. ДВУМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ И ТРАНСПОРТНЫХ ПРОЦЕССОВ В РЕАКТОРАХГХОДП ………..………..………..………..………..………..………..………..………... 129§4.1.
Схема и основные принципы работы реакторов ГХО с активацией смесидуговым плазмотроном ……............................................................................................. 129§4.2. Методика определения параметров плазмы в дуговом аргоновом разряде,промежуточной камере смешения и на входе в реакционную камеру плазмотрона.132§4.3. 2-D(r,z) модель реактора ГХОДП .....................................................................................
136§4.4. Моделирование реакторов ГХОДП в H/C/Ar смесях ................................................... 1464.4.1. Газодинамические и плазмохимические процессы в реакционнойкамере плазмотрона …...............................................................................................
1464.4.2. Эффекты вариации разрядных параметров. Сравнение 2-D модельныхрасчетов с CRDS измерениями {CH} и {C2(a)} ....................................................... 158§4.5. Моделирование реактора ГХОДП меньшей мощности (<2 кВт) с аргонводородным дуговым разрядом ....................................................................................... 165§ 4.6. Выводы к Главе 4 ................................................................................................................. 170Глава 5.
АКТИВАЦИЯ H/C И H/C/O СМЕСЕЙ РАЗРЯДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА(РПТ) ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ АЛМАЗНЫХ ПЛЕНОК. ДВУМЕРНОЕМОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ И ТРАНСПОРТНЫХПРОЦЕССОВ В РЕАКТОРАХ ГХОРПТ ……………............................................... 172§5.1. Схема и основные принципы работы реакторов ГХО с активацией смесиплазмой РПТ ........................................................................................................................ 172§5.2. 2-D(r,z) модель реактора ГХОРПТ ….............................................................................. 173§5.3.
Моделирование реактора ГХОРПТ в H/C смесях ….................................................... 1785.3.1. Плазмохимические процессы в водородной плазме ............................................... 1795.3.2. Плазмохимические процессы в H/C смесях ............................................................. 1815.3.3. Результаты численного моделирования. Эффекты вариацииразрядных параметров реактора ГХОРПТ ............................................................... 184§5.4. Моделирование реактора ГХОРПТ в H/C/O смесях ...................................................
190§5.5. Выводы к Главе 5 ............................................................................................................... 1924Глава 6. АКТИВАЦИЯ H/C, H/C/Ar(Нe) И H/B/C/O СМЕСЕЙСВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫМ РАЗРЯДОМ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ АЛМАЗНЫХПЛЕНОК. ДВУМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ ИТРАНСПОРТНЫХ ПРОЦЕССОВ В РЕАКТОРАХ ГХОСВЧР ............................. 194§6.1. Схема и основные принципы работы реакторов ГХО с активацией смесиСВЧ разрядом …..................................................................................................................
194§6.2. 2-D(r,z) модель процессов в реакторе ГХОСВЧР …..................................................... 199§6.3. Параметры плазмы и плазмохимические процессы, пространственныймеханизм конверсии углеводородов и распределения компонент в базовыхусловиях осаждения микрокристаллических АП (МКАП) ....................................... 207§6.4. Эффекты вариации доли метана и результаты моделирования для смесей7%Ar/Н2, 0.88%СH4/7%Ar/Н2, 4.4%СH4/7%Ar/Н2. и 10%СH4/Н2. Эффектывариации давления и вложенной мощности …..............................................................
2256.4.1 Эффекты вариации доли метана ….................................................................................. 2256.4.2. Эффекты вариации давления и вложенной мощности ................................................. 2316.4.3. Моделирования условий осаждения монокристаллического алмаза (МНКА)(single crystal diamond, SCD) в смеси 10%СH4/Н2 ......................................................... 232§6.5. Моделирование реакторов ГХОСВЧР в смеси СH4/Н2/(Ar или He) сдоминирующей долей инертного газа. Условия для осаждения(ультра)нано-кристаллических АП ((У)НКАП) ............................................................ 2356.5.1.
