Научный архив: статьи

В СВЧ-плазме (частота 2,45 ГГц) в смесях водород—метан на подложках из природных и синтетических монокристаллов алмаза с ориентацией (100) и размером до 5x5 мм выращены эпитаксиальные алмазные слои со скоростью осаждения до 40 мкм/ч. Структура и дефектно-примесный состав полученных монокристаллов толщиной до 600 мкм исследованы методами оптической спектроскопии, электронной и оптической микроскопии. Подтверждено высокое качество и чистота осажденных из плазмы алмазных слоев.

Осаждением в СВЧ-плазме (2,45 ГГц) в смеси метан-силан-водород на подложках кремния и монокристаллического алмаза синтезированы композитные пленки алмазкарбид кремния кубического политипа (3C-SiC). Структура и фазовый состав пленок проанализированы методами сканирующей электронной микроскопии и комбинационного рассеяния света. Удельное сопротивление пленок  при температуре T = 340 К составило (0,8−6)10-2 Омсм. Температурные зависимости (T), измеренные в диапазоне 300−460 К, свидетельствуют о полупроводниковом характере электропроводности композитного материала, с энергией активации 0,09–0,20 эВ. Подобные композиты, состоящие из двух широкозонных полупроводников с отличными электронными свойствами и высокой теплопроводностью, потенциально могут быть интересными для применений в электронике.

Рекордная теплопроводность алмаза (до 24 Вт/см К) делает его предпочтительным материалом теплоотводов в электронике. Для практического решения таких задач слои поликристаллического алмаза (ПКА) должны быть синтезированы на подложках диаметром не менее 2 дюймов методом химического осаждения из газовой фазы. Типичными проблемами для таких ПКА пленок являются неоднородность и высокие значения механических напряжений, связанных с различием коэффициентов теплового расширения алмаза и кремния. В данной работе на основе моделирования электронного поля был разработан, изготовлен и затем испытан в СВЧ-реакторе ARDIS-100 держатель пьедестальной геометрии. С использованием такого держателя на подложке кремния толщиной 0,35 мм и диаметром 2 дюйма был синтезирован слой ПКА толщиной 80 мкм. Структура и фазовый состав синтезированного образца изучались методами растровой электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Прогиб двухдюймовой пластины «Алмаз-на-Si», измеренный с помощью интерферометра белого света, составлял ~50 мкм. Полученные результаты могут быть использованы для изготовления теплоотводящих ПКА слоёв для применения в электронике.