Исследование плазмохимического синтеза тонких алмазных пленок в плазме, поддерживаемой пересекающимися пучками непрерывного СВЧ-излучения миллиметрового диапазона длин волн

Цель: исследование свойств газового разряда, поддерживаемого двумя пересекающимися пучками непрерывного СВЧ-излучения миллиметрового диапазона длин волн в многокомпонентной газовой смеси, а также изучение характеристик и применений тонких алмазных пленок, осажденных из плазмы такого разряда. Экспериментально исследованы характеристики газового разряда (температура газа, концентрация электронов, поток атомарного водорода на подложку), поддерживаемого при различных условиях. Построена двумерная численная модель рассматриваемого СВЧ-разряда, расчеты которой с хорошей точностью совпали с данными экспериментов. При помощи численной модели найдены оптимальные условия поддержания плазменного слоя в двух пересекающихся пучках, обеспечивающего однородный поток атомарного водорода на подложку, важный с точки зрения применений разряда, таких как осаждение алмазных пленок. Предложено использовать величину энергии, требуемой для доставки одного атома водорода на подложку (энергоцены), в качестве критерия для определения оптимальных условий поддержания СВЧ-разрядов. Предложен и апробирован метод предварительной подготовки подложки, позволяющий создать плотный одночастичный слой центров роста алмаза на ее поверхности. Получены образцы алмазных пленок с заданными свойствами, осажденные из плазмы на подложки различной формы из разных материалов. Экспериментально показано улучшение однородности и увеличение плотности тока электронной эмиссии молибденовых катодов с алмазными покрытиями, полученными при различных условиях осаждения, по сравнению с катодами без алмазных пленок.