Патент на изобретение №2171859
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛМАЗОПОДОБНЫХ ПЛЕНОК ИЗ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
(57) Реферат: Способ получения алмазоподобных пленок из углеводородных соединений для повышения качества пленок заключается в том, что осаждение слоя углерода осуществляют при напряжении плазмотрона 3000-6000 В и силе тока разряда – 200-500 мА. 4 з.п. ф-лы, 1 ил. Изобретение относится к области получения однородных по всему объему алмазоподобных пленок на изделиях различного назначения с целью улучшения служебных характеристик этих изделий за счет улучшения теплоотвода из зон повышенного нагрева, повышения стойкости к абразивному износу и повышения химической стойкости и может быть применено в электронной промышленности при производстве транзисторов и интегральных схем, при производстве полупроводниковых элементов, в приборостроении, машиностроении, в геологии, в строительстве, а также при изготовлении износостойких изделий и инструментов. Известен способ получения алмазоподобных пленок на изделиях из композиционного материала путем химического осаждения из газовой фазы слоя углерода из газообразной смеси углеводорода и водяного пара при температуре 1500-2500oC в вакуумной камере (патент DЕ N 3522583, кл. C 23 C 16/26, 1986). Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения алмазоподобных пленок в низкотемпературной плазме тлеющего разряда из смеси углеводородов CH4 и C2H2 путем химического осаждения из газовой фазы. Подложку устанавливают в вакуумной камере, нагревают до 300-900oC, повышают давление, вводят реакционный газ. Магнитное поле и микроволновое излучение мощностью 300-600 Вт, генерирующее плазму, передают через волновод к вакуумной камере. В результате реакции на подложке вырастает тонкая пленка алмаза со скоростью  5 мкм/ч, имеющая твердость по Викерсу 4000 кгс/мм2 и электрическое сопротивление 109 Ом см (заявка Японии 63185893, кл. С 30 В 29/04, 1988).
Недостатком известных способов получения алмазоподобных пленок является недостаточно высокое качество получаемой пленки.
Технической задачей изобретения является повышение качества алмазоподобной пленки.
Поставленная техническая задача достигается за счет того, что в способе получения алмазоподобных пленок из углеводородных соединений путем химического осаждения из газовой фазы на нагретую подложку слоя углерода в низкотемпературной плазме тлеющего разряда в качестве углеводородного соединения используют диадамантан или его изомеры с общей формулой C14H2O, осаждение слоя углерода осуществляют при напряжении плазматока 3000-6000 В, силе тока разряда 200-500 мА, фокусирующем магнитном поле в реальном зазоре 0,1-0,5 Тл, причем температура нагрева подложки составляет 120-400oC, а напряжение смещения на подложке  100 В.
В оптимальном варианте описываемого способа возможно использование системы перемещения подложки в зоне тлеющего разряда, причем подложку подвергают воздействию электронов и ионов за счет ускоряющей конфигурации магнитного поля, а также использования фокусирующей конфигурации магнитного поля.
Температура катода может составлять (2000 200)oC, а температура испарителя – 250-350oC.
В качестве углеводородного соединения в данном изобретении используют диадамантан или его изомеры с общей формулой C14H2O. Адамантан – это трицикло [3, 3,1,13,7] декан, с температурой плавления 269oC. Указанный материал представляет собой фрагмент структуры алмаза. Адамантан и его гомологи содержатся в нефти, в воде не растворяются. Диадамантан получают и вводят в область тлеющего разряда методом испарения (сублимации) при температуре испарителя 250-350oC.
Подложка, на которую наносят алмазоподобное покрытие, может быть выполнена из керамики, металла или сплава, композиционного материала.
На фиг. 1 представлена схематически напылительная установка (плазматрон) для нанесения пленок с использованием описываемого способа.
На фиг. 1а изображен вид сверху фокусирующей и ускоряющей магнитных систем.
На фиг. 1в изображен вид спереди плазматрона, где М – магнит.
Ниже приведен конкретный пример выполнения описываемого способа.
В напылительную установку вводят диадамантан и помещают на испаритель, температура которого 300oC. Диадамантан испаряется. Пары поступают в область низкотемпературной плазмы, создаваемой тлеющим разрядом. Напряжение плазматрона составляет 5000 В, сила тока разряда – 300 мА. Реальный зазор фокусирующего магнитного поля – 0,25 Тл. Подложку, изготовленную из высокоглиноземной керамики, нагревали до 200oC, напряжение смещения подложки составляло 100 В. Температура катода составляла 2000oC. В результате проведения указанного способа диадамантан разлагается, и на подложке осаждается тонкая алмазоподобная пленка толщиной 0,05 мкм, которая прочно сцепляется с поверхностью подложки.
Полученная алмазоподобная пленка имела следующие характеристики:твердость по Викерсу  5500 кгс/мм2,электрическое сопротивление 109 Омсм.
Изделия с полученной алмазоподобной пленкой обладают высокой стойкостью к абразивному износу и химстойкостью. Преимуществом способа также является быстрота процесса и экономия энергии.
Формула изобретения
100 В.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используется система перемещения подложки в зоне тлеющего разряда, причем подложка подвергается воздействию электронов и ионов за счет ускоряющей конфигурации магнитного поля.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используется магнитное поле с фокусирующей конфигурацией.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что температура катода составляет (2000200)oС.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что температура испарителя составляет 250-350oС.
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 28.12.2004
Извещение опубликовано: 20.01.2006 БИ: 02/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
