Мультислойные поликристаллические алмазные плёнки и пластины со сниженной шероховатостью: синтез в СВЧ плазме c модуляцией параметров процесса, исследование структуры и теплопроводности НАУЧНЫЙ ОТЧЕТ за 2-й год выполнения проекта

Проект направлен на изучение механизмов синтеза поликристаллического алмаза, позволяющих синтезировать плёнки и пластины со сниженной шероховатостью, но без образования сплошных нанокристаллических слоёв. Для этого было предложено перейти от стандартного синтеза микрокристаллического алмаза к синтезу мультислойных алмазных плёнок. Суть метода получения мультислойных плёнок состоит в синтезе поликристаллического алмаза в СВЧ плазме в смесях метан-водород (в данной работе использовались подаваемые смеси H2/CH4 = 480/20 sccm станд. см3 в мин – далее sccm, стандартный режим) с периодическим кратковременным добавлением в реакционную смесь азота (H2/CH4/N2 = 480/20/20 sccm). Такие кратковременные добавки были названы инжекциями. При этом роль азота заключается в стимулировании вторичной нуклеации – зарождении новых алмазных кристаллитов на поверхности уже сформировавшихся старых, что позволяет снизить средний размер зёрен в плёнке и способствует уменьшению шероховатости её поверхности. Тем не менее, данный процесс имеет побочный эффект – увеличение общей доли графитовой sp2 фазы, содержащейся в межзёренном пространстве плёнки. Таким образом, важной задачей являлся поиск режимов синтеза (инжекций), позволявших снизить шероховатость алмазных плёнок с минимизацией негативного влияния добавок азота на теплофизические, оптические и механические характеристики синтезируемых покрытий. По итогам работы в рамках первого этапа проекта были установлены режимы, способствующие снижению шероховатости поликристаллических алмазных слоёв с минимизацией доли sp2 фазы, снижающей теплопроводность и прозрачность алмазных плёнок.