ИСТИНА

Алмаз является перспективным материалом для многих областей промышленности (оптика, микроэлектроника, биология и электрохимия) ввиду уникального набора механических, химических, электрических и оптических свойств. Действительно, при ширине запрещенной зоны 5,45 эВ удельное сопротивление нелегированного алмаза составляет 1013–1014 Ом⋅см, подвижность электронов и дырок – 2200 и 1600 см2/В⋅с, соответственно. Поле пробоя достигает 107 В/см. В присутствии кислорода алмаз окисляется (травится) при температурах выше 600°С. У алмаза рекордная среди всех известных материалов теплопроводность – 20–24 Вт/см⋅К при комнатной температуре. Алмаз может служить "идеальной" теплоотводящей диэлектрической подложкой. Кроме того, алмаз радиационно стойкий материал. Он прозрачен в широком диапазоне спектра (от ультрафиолетового до радиоволнового), имеет высокую твердость (81–100 ГПа), рекордно высокую скорость распространения звука (18 км/с), низкую диэлектрическую проницаемость (ε = 5,7). Благодаря таким уникальным свойствам алмаз перспективен для применения в качестве теплоотводящих пластин в СВЧ-транзисторах, мощных мультичиповых модулях и линейках полупроводниковых лазеров. Алмаз может найти широкое применение и для изготовления окон мощных гиротронов, клистронов и СО2-лазеров, а также для изготовления МЭМС, акустоэлектронных устройств (фильтров на поверхностных акустических волнах гигагерцевого диапазона) и детекторов ионизирующего излучения. Несмотря на то, что CVD алмаз потенциально является самым перспективным материалом для разработки новых широкозонных полупроводников с целым рядом уникальных, рекордных свойств – его широкое применение в электронике сдерживается рядом факторов и одним из ключевых является несовершенство технологии его получения. Одним из лучших способов получения как поликристаллических, так и монокристаллических алмазных пленок является способ химического осаждения из газовой фазы (CVD). В отделе микроэлектроники НИИЯФ МГУ изучение процессов осаждения алмаза методом MWPECVD ведется с начала 90-х годов и одним из самых простых и эффективных методов исследования процессов, происходящих в плазме, является метод оптической эмиссионной спектроскопии. На получаемых эмиссионных спектрах, кроме линейчатого спектра, связанного с радиационными переходами в атомах и молекулах рабочей смеси, мы наблюдаем и некий непрерывный спектр, похожий на спектр излучения твердого тела. При этом форма такого спектра соответствует температуре существенно выше температуры подложки, поэтому мы предполагаем, что наблюдаемый непрерывный спектр связан с углеродными наночастицами. Целью настоящей работы является оценка размеров, концентрации, распределения по объёму таких частиц и механизмов их образования, а в перспективе и исследовать их взаимодействие с плазмой и поверхностью образца. Для определения температуры углеродных наночастиц воспользуемся законом Стефана-Больцмана для черных тел. Для этого мы проводим измерения наклона хвоста экспоненты планковской функции в наблюдаемом нами спектре плазмы в процессе плазмохимического осаждения алмазных пленок. Размер частиц будет оценен исходя из уравнения баланса энергий предполагая, что чем меньше размеры частицы, тем больше отрыв ее температуры от средней газовой. Для определения средней газовой температуры мы воспользуемся измеренной полосой Фулшера с целью ее дальнейшего сопоставления с модельным спектром при различных температурах. Подобных подход имеет место, так как давление в камере, в которой происходит рост пленок довольно высокое, 60-100 торр, значит время поступательно-вращательной релаксации будет меньше времени радиационных переходов, как следствие мы можем приравнять вращательную температуру, полученную из модельного спектра, с температурой поступательного движения молекул в газе, то есть получить среднюю газовую температуру. Концентрация таких частиц будет оценена с помощью оценки интенсивности излучения от наночастиц в элементе объёма. Пространственное распределение наночастиц по объёму плазмы будет осуществляется сканированием детектора в плоскости иллюминатора реактора с выбранным шагом и измерением спектра излучения плазмы в каждом положении.