Importance of Nucleation Phase in Microwave PECVD of Ultra-Nanocrystalline Diamond Films
| Název česky | Depozice a zpracování uhlíkových nanotrubek připravených metodou PECVD za atmosférického tlaku |
|---|---|
| Autoři | |
| Rok publikování | 2007 |
| Druh | Článek ve sborníku |
| Konference | New Perspectives of Plasma Science and Technology CD |
| Fakulta / Pracoviště MU | |
| Citace | |
| Obor | Fyzika plazmatu a výboje v plynech |
| Klíčová slova | nanocrystalline diamond; plasma enhanced CVD; hardness; optical constants |
| Popis | Mikrokrystalické diamantové vrstvy našly značné uplatnění a to nejen díky své velké tvrdosti, ale také elektrickým a optickým vlastnostem. Jejich vysoká drsnost je však překážkou pro jejich uplatnění v dalších aplikacích jako je tribologie, autoemisní katody, optické vrstvy a Nano/Mikro mechanické systémy. Výrazným úspěchem v této oblasti bylo na počátku 90. let dosažení zmenšení jednotlivých krystalů na úroveň několika nanometrů. Proces depozice nanokrystalických vrstev však není dodnes zcela uspokojivě vysvětlen a vlastnosti vrstev se značně liší v závislosti na depozičních podmínkách. Proto se lze také pod pojmem „nanokrystalický diamant“ setkat se širokou škálou vrstev se sloupcovitou strukturou se zrny 30 až 100 nm nebo kompaktními vrstvami velmi malých krystalů o velikosti 5- až 15 nm. Druhou kategorii vrstev obvykle nazýváme ultrananokrystalické diamantové vrstvy. Naše ultrananokrystalické vrstvy byly deponovány v mikrovlnném výboji (2,45 GHz) metodou PECVD v reaktoru typu ASTEX s možností kapacitně vázaného vysokofrekvečního výboje, který vytvářel na substrátu předpětí -125 V. Depozice probíhala v 9 % směsi metanu ve vodíku. Výkon, tlak a teplota substrátu byly 850 W, 7,5 kPa a 1090 K. Kontinuální renukleace bylo dosaženo iontovým bombardování díky přítomnosti předpětí na substrátu. Deponované vrstvy vykazovaly velmi malou drsnost ( rms výšek 9 nm), a vysokou tvrdost a elastický modul, 70 a 375 GPa. Nukleační fáze se ukázala být kritickou pro dobré mechanické vlastnosti vrstev. Vysoké tvrdosti a pevnosti bylo dosažen jen pokud byla nukleace zahájena okamžitě po vybuzení jak mikrovlnného tak vysokofrekvenčního výboje. V případě, že byl nejdříve substrát zahříván a poté přidán metan byly mechanické vlastnosti horší. Takovéto vrstvy vykazovaly značnou nehomogenitu a hodnoty tvrdosti se lišily od 30 do 60 GPa. Časté lámání vrstev při nanoidentačních zkouškách si také vyžádalo nutnost použití měření tvrdosti pomocí kontinuálního zatížení pro určení tvrdosti vrstev. Špatné mechanické vlastnosti této kategorie vrstev jsou zřejmě zapříčiněny špatnou mezivrstvou mezi substrátem a diamantem. Vrstvy byly dále analyzovány metodami AFM, SEM a optické vlastnosti systému substrát-mezivrstva-diamant byly modelovány v rozsahu UV/VIS/NIR. |
| Související projekty: |