A nukleációs és növekedési mechanizmus vizsgálata kémiai g?zleválasztással el?állított gyémántrétegekben korrózió-védelmet biztosító textúra kialakítása érdekében
A nukleációs és növekedési mechanizmus vizsgálata kémiai g?zleválasztással el?állított gyémántrétegekben korrózió-védelmet biztosító textúra kialakítása érdekében
Panel
Physics 1
Department or equivalent
Department of Atomic Physics (Budapest University of Technology and Economics)
Participants
Hárs, György Kálmán, Erika Kátai, Szabolcs Kováchné Csorbai, Hajnalka Kováts, Antal
Starting date
2001-01-01
Closing date
2005-12-31
Funding (in million HUF)
8.580
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Új in-situ ionizációs tömegspektrometriás eljárást dolgoztunk ki mikrohullámú plazma összetételének reaktív gyökökre is kiterjedő meghatározására. A módszer alkalmazásával megállapítottuk, hogy gyémántrétegek metán/hidrogén keverékből való kémiai gőzleválasztásánál a reaktív gyökök sokkal nagyobb szerepez játszanak, mint korábban feltételezték. Az emelt nyomású tartományban (~100 mbar) már csak egy domináns összetevő létezik: a C2H gyök, amelynek mennyiségével a növekedési sebesség korrelálni látszik.
Ezen kívül, az elektromos előfeszítéssel történő gyémántnukleáció vizsgálata alapján eljárást dolgoztunk ki a másodlagos magképződés, és így a morfológia szabályozáására. Az eljárás alapul szolgál három dimenzióban erősen strukturált mikrofelületek tűlyukmentes gyémántréteggel való bevonásához.
Kísérleti eredményeinkre támaszkodva számítógépes szimulációval vizsgáltuk az előfeszítéses nukleáció mechanizmusát, és azt találtuk, hogy az nagy mértékben megegyezik az amorf tetraéderes szénrétegek nukleációs mechanizmusával. Az eredmények tisztázták a nukleációs körülmények és a szubsztráttól származó orientációs információ megőrzése közötti összefüggést.
Results in English
A new mass spectrometric method with in-situ ionization has been developed to determine the composition of a microwave plasma ? including radicals. Using this method we have found that highly reactive radicals play a much greater role in the chemical vapor deposition of diamond from a methane/hydrogen plasma, than assumed earlier. At elevated pressures (~100 mbar) the only substantial component of the plasma is C2H, the amount of which seem to correlate with the growth speed.
In addition, based on the study of the bias enhanced nucleation (BEN) of diamond, we have developed a method to control the secondary nucleation, and thereby the morphology of the layers. The method has served as basis to a procedure for depositing pin-hole free diamond layers on micron sized surfaces with strong 3D structuring.
Based on experimental results, we have carried out computer simulations of the BEN process, and found that its mechanism is the same as in the case of tetrahedral amorphous carbon layers. Our results shed light on the connections between the nucleation conditions and the preservation of the orientation information from the surface.
H. Csorbai, A. Kováts, Sz. Kátai, Gy. Hárs, Cs. Dücs?, E. Kálmán and P. Deák: H. Csorbai, A. Kováts, Sz. Kátai, Gy. Hárs, Cs. Dücs?, E. Kálmán and P. DeákMicrowave-CVD Diamond layers on 3D structured Si for Protective Coating, Diamond and Rel. Mater. 11, 519-522, 2002
K. Koháry, S. Kugler, Z. Hajnal, Th. Frauenheim, Sz. Kátai, and P. Deák: Atomistic Simulation of the Bombardment Process during the BEN Phase of Diamond CVD, Diamond and Rel. Mater. 11, 513-518, 2002
H. Csorbai, Gy. Hárs, Cs. Dücs?, I. Bársony, E. Kálmán, P. Deák: Microwave-CVD Diamond Protective Coating for 3D structured Silicon Microsensors, Mater. Sci. Forum 414-415, 69-74, 2003
H. Csorbai, G. Kovách, G. Pet?, P. Csíkvári, A. Karacs and E. Kálmán: Combination of CVD diamond and DLC film growth with Pulsed Laser Deposition to enhance the corrosive protection of diamond layers, Mater. Sci. Forum 473-474, 67-72, 2005
A. Kováts, P. Deák: Gas composition at the substrate in MW-CVD diamond growth: an old problem revisited, Diamond and Rel. Mater. 14, 1517-1521, 2005
A. Kováts, P. Csíkvári, I. Maros, Gy. Hárs, and P. Deák: C2H: the dominant hydrocarbon during chemical vapor deposition of diamond at elevated pressures, Appl. Phys. Lett, előkészületben, 2006
