Формирование углеродных пленок из газовой фазы (1105140), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Предложена теоретическая модель, описывающая состояние плазмы впроцессе осаждения углеродных пленок и с помощью этой модели проведенычисленные оценки распределения величины электрического поля у поверхностиподложки. Предложена качественная модель, описывающая формированиенаноструктурированных графитных материалов из активированной разрядомпостоянного тока смеси метана и водорода.Представленные в диссертации результаты прошли апробацию на научныхконференциях и семинарах: International Topical Meeting on Field ElectronEmission From Carbon Materials, 2001 - Moscow (Russia); Международнаяконференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение,технология», 2002,2004, 2005 - Москва; 15&th International VacuumMicroelectronics Conference & 48th International Field Emission Symposium, 2002– Lyon (France); European Congress and Exhibition on Advanced Materials and7Processes (EUROMAT), 2002, 2003, 2004 – Lausanne (Switzerland); Nano and GigaChallenges in Microelectronics research and Opportunities in Russia.
Symposiumand Summer School, 2002 – Moscow (Russia); European Conference on Diamond,Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, Nitrides and Silicon Carbide“DIAMOND” 2002 – Granada (Spain), 2004 – Riva Del Garda, Trentino (Italy),2005 – Toulouse (France); Annual Conference Of Doctoral Students “WDS”, 2003 Prague, (Czech Republic); Seventh Applied Diamond Conference/Third FrontierCarbon Technology Joint Conference (ADC/FCT 2003) 2003 – Tsukuba (Japan);ICHMS’2003, Sudak, Crimea, (Ukraine); 20th General Conference Condensed MatterDivision EPS, 2004, Prague (Czech Republic); Международная научнопрактическая конференция “Нанотехнологии – производству 2004”, Фрязино;7th Biennial International Workshop “Fullerenes and Atomic Clusters”, 2005, StPetersburg, (Russia); ICNDST&ADC 2006 Joint Conference, Research TrianglePark, North Carolina (USA); 4th Forum on New Materials, 2006, Acireale, Sicily(Italy); Northern Optics 2006, Bergen (Norway); Российско-украинский семинар“Нанофизика и Наноэлектроника”, 2006 г., Санкт-Петербург.Достоверность полученных и представленных в диссертации результатовподтверждается использованием апробированных и обоснованных методов,теоретическихпредставлений,согласиемэкспериментальныхметодамиисследований,тщательностьюрезультатов,проведенныхполученныхработоспособностьюизмерений,независимымисозданныхустановокиразработанных методик, а также общим согласием с результатами другихисследователей.Личный вклад.
Результаты, изложенные в диссертации, получены личноавтором. Постановка задач исследований, определение методов их решения иинтерпретациярезультатоввыполненысовместноссоавторамиопубликованных работ при непосредственном участии соискателя.Публикации.Поматериаламисследований,представленныхвдиссертации опубликовано 10 статей в реферируемых научных журналах.Список статей приводится в конце автореферата.Структура и объём работы.
Диссертация состоит из введения, четырех8глав, заключения. Общий объём работы 161 страница. Диссертация содержит86 рисунков, 3 таблицы и список цитируемой литературы из 107 наименований.Содержание работы.Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации,сформулированыосновныецелиработы,показанынаучнаяновизна,практическая ценность и апробация результатов работы, перечислены основныеположения, выносимые на защиту.Первая глава содержит анализ литературных данных по тематикеисследования. Рассмотрены вопросы взаимосвязи свойств активированнойгазовой фазы и структурно-морфологических особенностей и некоторых другихсвойств углеродных материалов, получаемых методом плазмохимическогоосаждения.
Приводятся некоторые наиболее общие сведения об углеродныхматериалах,рассматриваютсяпричиныразличияфизическихсвойствуглеродных материалов с алмазным и графитным типом кристаллическойрешетки, обсуждается уникальность свойств различных политипов углерода. Вчастности, подробно рассматриваются недавно открытые новые формыуглерода – фуллерены, углеродные нанотрубки, наноконусы и т.п., вызвавшиебольшой интерес благодаря своим особым свойствам и возможностииспользования в нанотехнологии.
Так, благодаря своей специфической форме,нанотрубки обладают рядом уникальных физических свойств, представляющихинтерес для фундаментальных научных исследований и для их применения вразличных областях, включая электронику и электротехнику, создание новыхконструкционных материалов, химию и т.д. Одним из перспективныхнаправлений использования нанотрубок и нанографитных пленок можетслужить создание на их основе холодных катодов для вакуумной электроники.На основе анализа литературных даных проводится рассмотрениеразличных методов осаждения углеродных материалов из газовой фазы,описываются наиболее часто употребляемые модификации метода газофазногохимического осаждения с активацией газовой фазы тем, или иным способом.Подробно рассматривается метод оптической эмиссионной спектроскопии9(ОЭС) газоразрядной плазмы, как основной метод изучения особенностейпроцесса осаждения углеродных пленок.
Проводится критический анализлитературныхданныхплазмохимическогопоосажденияОЭСдляуглерода.различныхОтмечается,модификацийчто,несмотрямногочисленные литературные данные по ОЭС углеводородной плазмы дляразличных типов разряда, их подавляющее большинство относится к процессамплазмохимического осаждения, использующим для возбуждения газовой фазыспособы, отличные от использовавшегося в данной работе тлеющего разрядапостоянного тока. Кроме того, состояние плазмы существенно зависит отусловийеевозбуждения,поэтомурезультатыОЭСдляразличныхмодификации метода газофазного химического осаждения могут существенноразличаться даже при использовании аналогичных способов активации газовойфазы.
Тем не менее, анализ литературных данных показывает, что вподавляющем большинстве случаев в спектрах углеводородной плазмырегистрируютсялинии,соответствующиеотносительнонебольшомуколичеству соединений. Наиболее типичными из них являются соединения CH,C2, CN, атомарный и молекулярный водород.Впервойглаветакжеанализируютсялитературныеданныеокомбинационном рассеянии света (КРС) в углеродных материалах.
Данныйметод является одним из самых информативных и удобных при изученииуглеродных материалов.Вторая глава диссертации посвящена описанию экспериментальныхметодик, использовашихся в работе для получения углеродных пленокразличной морфологии и фазового состава, диагностики процесса их осажденияи для исследования их структурно-морфологических и некоторых другихсвойств.
В данной работе для получения углеродных пленок использовалисьметодики и оборудование по газофазному осаждению из метан-водороднойгазовой смеси, активированной разрядом постоянного тока. Ранее полученныерезультаты, а также исследования, проведенные в данной работе показали, чтоварьирование параметров процесса осаждения позволяет получать на однойустановке углеродные пленки, различающиеся составом (от чистого алмаза до10графита)иструктурнымихарактеристиками(отмикро-донано-кристаллического алмаза, от аморфной сажи до высокоупорядоченныхнаноразмерных кристаллитов графита или углеродных нанотрубок).
В ходеданной работы была проведена техническая модернизация установки, а такжеразработаныновыевысокоупорядоченныеметодикитонкиеосаждения,графитныепозволившиепленкиполучатьмонокристаллическогографита.Также во второй главе содержится описание созданной в ходе работыустановки для исследования спектров оптического излучения активированнойгазовой среды (плазмы).
Данная установка использовалась для диагностикипроцессов плазмохимического осаждения углеродных пленок.Кроме этого, в данной главе приводится краткое описание других методов,использовавшихся в работе для исследования свойств получаемых углеродныхпленеок. Эти исследования проводились на стандартном оборудовании,включая:- спектрометр КРС Ramanor U1000 фирмы Jobin Yvon (Физическийфакультет МГУ);- растровый электронный микроскоп (РЭМ) LEO Supra 50 VP (совместно сА.В.
Гаршевым - Факультет наук о материалах МГУ);- РЭМ JEOL JSM 6700F (Национальный Университет Сингапура);- просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) LEO 912 AB Omega(совместно с С.С. Абрамчуком - Физический факультет МГУ);- ПЭМ высокого разрешения с автоэмиссионным катодом Jeol JEM 2010F(совместно с Л. Бингхаем - Национальный Университет Сингапура);- атомно-силовой микроскоп (АСМ) Nanoscope IIIA (совместно с ВуЖихонгом (Wu Jihong) и Жанг Йонгпингом (Zhang Yongping) - НациональныйУниверситет Сингапура).- сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) MULTISCAN LAB Omicron(совместно с Ху Хаи (Xu Hai) - Национальный Университет Сингапура);- СТМ Sigma Scan GPI-300 (совместно с К.Н. Ельцовым и Б.В.Андрюшечкиным - ИОФ РАН);11Дополнительным источником информации о свойствах углеродных пленокслужили исследования автоэлектронной эмиссии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
