Способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама



Способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама
Способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама

 


Владельцы патента RU 2456387:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет" (ТГУ) (RU)

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и материалов. Способ включае выращивание алмазного покрытия химическим осаждением из газовой фазы в СВЧ-плазме при температуре роста в камере осаждения, атмосфера которой содержит 5-30% метана на единицу объема H2, на поверхности изделий из вольфрама, имеющих осевую симметрию вдоль оси вращения, в игольчатых держателях так, чтобы тело вращения могло свободно вращаться соосно своей оси и подвергаться осевому перемещению со скоростью перемещения радиальной образующей в пределах 10-50 мм/ч. 2 ил.

 

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и материалов.

Известен способ получения бесцветного монокристаллического алмаза, полученного химическим осаждением из газовой фазы при высокой скорости роста [1], включающий регулирование температуры поверхности роста алмаза так, чтобы градиенты температуры на поверхности роста алмаза не превышали примерно 20°С, и выращивание на поверхности роста монокристаллического алмаза химическим осаждением из газовой фазы в СВЧ-плазме при температуре роста в камере осаждения, атмосфера в которой содержит от примерно 8% до примерно 20% CH4 на единицу H2 и от примерно 5% до примерно 25% O2 на единицу CH4. Однако такой способ позволяет получить монокристаллические покрытия, не позволяет получать поликристаллические покрытия из алмаза, физико-химические свойства которых зачастую не уступают монокристаллическим, но характеризуются высокой скоростью роста, превышающей аналогичные значения для случая выращивания монокристаллических покрытий, и не требуют высококачественной предварительной обработки поверхности роста.

Задачей настоящего изобретения является формирование сплошного поликристаллического алмазного покрытия на поверхности изделий из вольфрама, имеющих осевую симметрию, для их термической и химической пассивации, а также улучшения физико-механических свойств.

Поставленная задача решается тем, что способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама включает регулирование температуры поверхности роста алмаза так, что все градиенты температуры на поверхности роста алмаза не превышают 20°С, и выращивание на поверхности роста алмазного покрытия химическим осаждением из газовой фазы в СВЧ-плазме при температуре роста в камере осаждения, атмосфера которой содержит 5-30% метана на единицу объема Н2, но в отличие от прототипа алмазное покрытие получают на поверхности изделий из вольфрама и оно является поликристаллическим.

Пример осуществления способа.

В вакуумно-плотную камеру, снабженную системой регулировки подачи газа-генератора углерода (метана, СО, С2H2 С2H4 и др.) и водорода, помещается изделие из вольфрама, имеющее осевую симметрию (цилиндрическая, конусная, шаровая и т.п.) вдоль оси вращения, в игольчатых держателях так, чтобы тело вращения могло свободно вращаться соосно своей оси вращения. В газовую форсунку СВЧ-плазмотрона подается смесь газов CH4:H2=20:1, и зажигается СВЧ-разряд так, чтобы образующаяся плазма вблизи поверхности изделия имела температуру ~3000 К. После поджига плазмы и установления необходимых параметров процесса изделие из вольфрама подвергается осевому перемещению со скоростью перемещения радиальной образующей в пределах 10-50 мм/час, процесс продолжают в течение 12 часов.

В результате обработки по описанному способу изделия из вольфрама (трубка с внешним диаметром 6 мм) на его поверхности было получено сплошное покрытие из поликристаллического алмаза, характеризующееся средней толщиной 300 мкм. Структурные характеристики покрытия изучены методом микроскопии и представлены на рис.1. Фазовый состав полученной пленки проанализирован при помощи КР-спектроскопии рис.2 (максимум в области 1335 см-1 характеризует наличие алмазной фазы).

Таким образом, применение описанного способа получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама позволяет осуществить покрытие изделия сложной конфигурации, имеющее осевую симметрию, поликристаллической алмазной пленкой при средней скорости роста 120±10 мкм/час, что недостижимо известными способами получения алмазных покрытий.

Источник информации

1. Патент №2398922.

Способ получения наноструктурированных алмазных покрытий на изделиях из вольфрама, включающий выращивание алмазного покрытия химическим осаждением из газовой фазы в СВЧ-плазме при температуре роста в камере осаждения, атмосфера которой содержит 5-30% метана на единицу объема Н2, на поверхности изделий из вольфрама, имеющих осевую симметрию вдоль оси вращения, в игольчатых держателях так, чтобы тело вращения могло свободно вращаться соосно своей оси и подвергаться осевому перемещению со скоростью перемещения радиальной образующей в пределах 10-50 мм/ч.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к переработке кремнистых пород для получения полупроводникового кремния, который может быть использован при изготовлении солнечных элементов и в электронной технике.

Изобретение относится к области выращивания микромонокристаллов нитрида алюминия. .

Изобретение относится к области получения монокристаллических слоистых пленок графита на полупроводниковых подложках, представляющих интерес для использования в производстве приборов оптоэлектроники.

Изобретение относится к хлорсилановой технологии получения поликристаллического кремния и может быть использовано в производстве полупроводниковых материалов и электронных приборов.

Изобретение относится к кристаллографии, а более конкретно - к устройству для выращивания кристаллов биологических макромолекул, например кристаллов белка. .

Изобретение относится к получению поликристаллического кремния газофазным осаждением на нагретые подложки и может быть использовано для производства полупроводниковых материалов, солнечных элементов и в микроэлектронике.

Изобретение относится к области получения пленок фотонных кристаллов. .

Изобретение относится к синтезу нанообъектов различных химических элементов и их соединений, которые могут быть использованы в электронных компонентах, катализаторах, в медицине, строительстве и т.д.

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов методом Чохральского. .

Изобретение относится к технологии обработки алмаза, в частности к его термохимической обработке. .

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в магнитометрии, квантовой оптике, биомедицине, а также в информационных технологиях, основанных на квантовых свойствах спинов и одиночных фотонов.

Изобретение относится к области обработки (геммологического облагораживания) природных и синтетических алмазов с конечной целью улучшения их декоративных свойств.

Изобретение относится к области обработки алмазных зерен, которые могут быть использованы для изготовления алмазных инструментов, таких как шлифовальные круги, правящий инструмент, инструмент для буровой техники, для контрольно-измерительных приборов.

Изобретение относится к изготовлению слоя бесцветного алмаза (монокристаллического и поликристаллического) химическим осаждением из паровой фазы (ХОПФ-алмаза), который может быть использован, например, для оптических применений или в качестве драгоценных камней.
Изобретение относится к технологии нанесения пленок на подложки, конкретно - к предварительной обработке подложек (нанесению центров зародышеобразования) для последующего роста поликристаллических алмазных пленок, применяемых в ядерной технике, в мощных непрерывных технологических CO2-лазерах, в электрохимии.

Изобретение относится к технологии получения бесцветного (то есть прозрачного для УФ-, видимого и ИК-излучения) монокристаллического алмаза с высокой скоростью роста.
Изобретение относится к технологии получения наноалмазов, имеющих большое промышленное значение в электронике в качестве высокотемпературных полупроводников, высокочувствительных счетчиков в сложных дозиметрических установках с мощным твердотельным лазером и т.д.

Изобретение относится к технологии получения сверхпрочного монокристалла алмаза, выращенного с помощью индуцированного микроволновой плазмой химического осаждения из газовой фазы.

Изобретение относится к оборудованию для получения слоев из газовой фазы при пониженном давлении (ХОГФПД) и может быть использовано при формировании и диэлектрических, полупроводниковых и проводящих слоев в производстве.
Наверх