Способ получения пленок на основе углерода

(51)5 С 23 С ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ м, Е,ОЛатонЮ.Б.Чуйков алка В.Г., Ваку- а алмазоподобнных при конден сло виях использо" енциала. - Жур, т, 48, вып. 2 С) (л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Патент США М 3030187кл, С 23 С 14/00, 1978,Стрельницкий В.Е., Падла С.И, Некоторые свойствныхуглеродных пленок, получесации плазменного потока в увания высокочастотного потнал технической физики, 19с. 377 - 381.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДА(57) Изобретение относится к обЛасти получения покрытий и синтеза новых материалов в вакууме и может найти применение в инструментальной промышленности, электронной технике и медицине. Цель изобретения - повышение производительности процесса получения метастабильных фаз углерода и качества покрь 1 тий за счет повышения плотности плазменного потока и снижения микрочастиц. Сущность способа состоит в том, что углерод испаряют через расплавленную ванну, для чего на расходуемой поверхности графитового, стержня 3 расплавляют навеску, состоящую по край1710596 ней мере иэ одного из элементов: вольфрам, молибден, до образования расплавленной ванны. Наличие расплава обеспечивает получение интенсивного и равномерного парового потока углерода. Кроме того, расплав используется в качестве термокатода дугового разряда, зажигаемого с целью ионизации парового потока с помощью анода 5. Ионная составляющая потока ускоряется на подложкодержатель 9, находящийся под Отрицательным или высокочастотным потенциалом относительно плазмы разряда. Вследствие конвективного перемешивания Изобретение относится к области получения покрытий и синтеза новых материалови может быть использовано в инструментальной промышленности, электронной технике и медицине,Цель изобретения - повышение производительности процесса получения мета- стабильных фаз углерода и качества конденсированных материалов за счет снижения плотности макродефектов.На чертеже схематически представлена конструкция устройства для осуществления способа,Устройство для получения конденсированных материалов на основе углерода состоит из водоохлаждаемого медного тигля 1, размещенного в вакуумной .камере 2, стержня 3 изуглеграфитового материала, на торце которого помещают вещество 4 с низкой упругостью пара, анода 5, устройства 6 подпитки, электронной пушки 7, заслонки 8 и подложкодержателя 9.Способ осуществляют следующим образом.Вещество 4 с низкой упругостью пара расплавляют электронным лучом 10 электронной пушки 7 до обраэовайия жидкой ванны, в результате возникает интенсивный паровой поток 11 углерода, в парах которого возбуждается дуговой разряд между анодом 5 и поверхностью ванны-посредника вещества 4. После возбуждения дугового разряда открывается заслонка 8 и ионы углерода, образовавшиеся в дуговом разряде, ускоряются к подложке держателю 9 за счет приложенного к нему постоянного отрицательного или высокочастотного потенциала. По мере испарения углеродный стержень 3 подается вверх, а расплав подпитывают из устройства 6 подпитки,Сущность способа заключается в том, что испарение углерода проводят через расрасплав имеет практически одинаковую температуру по всему объему, что в сочетании с высокими эмиссионными свойствами расплава способствует поддержанию равномерно распределенного сильноточного дугового разряда без катодных микропятен и получению плотного и равномерного потока высокоионизированной плазмы. В ходе процесса графит и компоненты расплава подают в зону испарения со скоростями, обеспечивающими постоянство состава, объема и уровня расплава относительно торца тигля. 1 ил., 1 табл. плавленную ванну, для чего на расходуемой поверхности графита расплавляют навеску, содержащую вольфрам и/или молибден, при этом образовавшийся расплав исполь зуют в качестве термокатода дугового разряда. Наличие расплава на расходуемой поверхности графита способствует образованию интенсивного и равномерного пэрового потока углерода, вследствие 10 растворения графита в расплаве и последующего преимущественного испарения углерода из расплава в силу разницы в упругости паров углерода и материала расплавляемой навески. Кроме того, 15 вследствие конвективного перемешиваниярасплав имеет высокую и практически одинаковую температуру по всему объему, что в сочетании с высокими эмиссионными свойствами расплава способствует поддер жанию сильноточного и равномерно распределенного дугового разряда беэ катодных микропятен.и получению плотного и равномерного потока высокоиониэированной плазмы.25 В ходе процесса графит и компоненты,входящие в состав навески, подают в расплав со скоростями, обеспечивающими постоянство состава расплава и уровня зеркала расплава относительно верхнего 30 торца тигля и относительно расходуемой поверхности графита, При этом глубина и положение расплава остаются постоянными обеспечивается стабильность процесса и свойств конденсата.35 П р и м е р 1, Способ осуществлен налабораторно-промышленной установке УЭ 109 М. В качестве источника углерода выбран графит марки ГМЗ, из которого изготовлен стержень диаметром 68,5 мм и 40 высотой 200 мм. Стержень помещают в медный водоохлаждаемый тигель с внутренним диаметром 70 мм. расположенный в вакуумаз 312 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ной камере сдавлением(1,33-2,66) 10 Па,помещают на стержень навеску и расплавляют ее электроиным лучом. После расплавления навески и возникновения паровогопотока в его парах возбуждают дуговой разряд и открывают заслонку. Конденсацияпроисходит на медной водоохлаждаемоййодложке с площадью конденсации ЗОО 50см, расположенной на высоте 250 мм над.уровнем зеркала расплава, Проведена серия экспериментов с различными составами навесок (см. таблицу). Общимипараметрами приведенных в таблице процессов являются: ускоряющее напряжениеэлектронной пушки 20 кВ, отрицательноесмещение на подложке 500 В и время осаждения 5 мин.Согласно данным анализа электроннойструктуры по спектрам характеристическихпотерь энергии электронов содержание метастабильных фаз в полученных кондейсатах не менее 50,П р и м е р 2. Установка, материал: и 5размеры испаряемого стержня, размеры иположение медной водоохлаждаемой подложки относительно уровня зеркала расплава и последовательность операцийаналогичны описанным в примере 1. В качестве навески использован вольфрам маркиВЧ в количестве 400 г, Давление в камере(1,33-2,66)10 Па, ускоряющее напряжение электронной пушки 20 кВ,л - 2,2 А;1 д = 280 А; Од = 30 В. На подложку подают 15напряжение высокой частоты 13,56 МГц,Амплитудное значение напряжения 200 В. Ионный ток на подложку 11,4 А. Длительность процесса 5 мин. Толщина полученного конденсата 12 мкм, Скорость осаждения соответственно 144 мкм/ч.Согласно данным анализа электронной структуры содержание метастабильных фаз в конденсате не менее 70 О/.Использование предлагаемого способа получения конденсированных материалов на основе углерода обеспечивает по сравнению с базовой технологией существенное (более чем в 10 раз) увеличение производительности процесса.Формула изобретения Способ получения пленок на основе углерода, включающий подачу и испарение графита в вакууме, ионизацию парового потока в дуговом разряде, ускорение образующихся ионов углерода,. осаждение на подложку, отл и ч а ю щи й с ятем, что, с целью повышения производительности процесса получения метастабильных фаз углерода и качества пленок за счет повышения плотности плазменного потока и уменьшения макрочастиц, перед подачей графита на расходуемой поверхности графита размещают навеску вольфрама и/или молибдена, после чего проводят расплавле- " ние навески и осуществляют подачу компонентов навески одйовременно с подачей графита в образовавшийся расплав со скоростями, обеспечивающими постоянство уровня зеркала расплава и полное перекрытие расплавом расходуемой поверхности графита.