СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНТЕЗА АЛМАЗОВ ПОСРЕДСТВОМ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ Российский патент 2023 года по МПК C23C16/27 C23C16/517 C23C16/503 C23C16/509 H01J37/32 

Настоящее изобретение относится к синтезу алмазов или любой другой аллотропной формы углерода методом химического осаждения из газовой фазы.

Углерод - это материал с несколькими аллотропными формами, встречающимися на Земле в естественных условиях в твердом состоянии, которыми являются аморфный углерод и три кристаллические формы: графит, алмаз и лонсдейлит. Алмаз образован преимущественно sp³ гибридизированными атомами углерода, в то время как графит образован преимущественно sp² гибридизированным углеродом. Другие аллотропные формы существуют в синтетической форме, такой, как алмазоподобный углерод (DLC).

Алмаз - это материал с уникальной комбинацией таких свойств, как износостойкость, теплопроводность или электроизоляция, которые очень полезны для многих технических приложений. Редкость и цена естественных алмазов делает их использование в крупных масштабах невозможным и ограничивает его эксклюзивными украшениями. Однако в последние десятилетия были разработаны методы синтеза алмазов в надежде облегчить доступ к этому материалу для технических приложений в более крупных масштабах.

DLC (Diamond Like Carbon) или «алмазоподобный углерод» также полезный материал, отличающийся от углерода содержанием sp² гибридизированного углерода в sp³ гибридизированном углероде, которое достигает 60 %.

Предпочтительным способом синтеза тонких слоев алмаза или DLC на подложке является метод химического осаждения из газовой фазы или CVD (Chemical Vapour Deposition) при низком давлении. Согласно этому способу алмаз осаждается в кристаллической форме на подложке, установленной в камере, в которую вводится газ-носитель, содержащий атомы углерода, который превращается в плазму источником энергии.

Для образования плазмы могут использоваться несколько технологий, таких, как например постоянный ток, электрическая дуга, нить накала или микроволны и несколько других. В настоящее время в устройствах, преобладающих на рынке, используются микроволны или нить накала.

Главным недостатком этих способов является чрезвычайно низкая скорость осаждения алмазов. Технология нити накала может формировать алмазные слои со скоростью около 1 мкм в час. Эти слои часто загрязняются элементами нити. Микроволны увеличивают скорость осаждения приблизительно до 45 мкм в час, но из-за длины волны технически ограничивают диаметр осаждения до приблизительно 16 мм. Следовательно, для того, чтобы сформировать чрезвычайно тонкие алмазные слои, требуется значительное время реакции, вследствие чего становится невозможно промышленно разрабатывать эти способы с точки зрения энергозатрат, эффективности времени использования оборудования и, следовательно, производственных затрат. Эти ограничения существующих способов подробно изложены А. Таллэром (A. Tallaire) в C. R. Physique 14 (2013) 169-184. Поэтому применение алмазов, изготовленных синтетически в тонких слоях, на данный момент ограничивается областью добычи полезных ископаемых и нефти.

Для того чтобы сделать алмазы технически и экономически доступными для многих технических приложений, заявитель считает необходимым предложить способ синтеза алмазов, который увеличит скорость осаждения. Именно эта проблема привела к изобретению, предлагаемому в настоящей заявке.

Для этой цели изобретение сначала относится к способу синтеза алмазов в камере осаждения газа и на подложке синтеза между двумя электродами, генерирующими плазму, в соответствии с которым:

- в камеру вводят газ-носитель, содержащий атомы углерода и

- около подложки создают плазму для генерирования атомов реактивного углерода,

и отличающемуся тем, что плазму сжимают для того, чтобы повысить объемную плотность атомов реактивного углерода около подложки и, следовательно, скорость осаждения.

Изобретение также относится к способу синтеза алмазов в камере (1) осаждения газовой фазы и на подложке (5) синтеза, между двумя электродами (4, 5), генерирующими плазму, согласно которому:

- в камеру (1) вводят газ-носитель, содержащий атомы углерода и

- около подложки создают плазму (28) для генерирования атомов реактивного углерода,

и отличающемуся тем, что плазму создают приложением между двумя электродами постоянного тока (DC) (6) и радиочастотного (RF) (46) переменного тока.

И, наконец, изобретение также относится к способу синтеза алмазов в камере (1) осаждения из газовой фазы и на подложку (5) синтеза между двумя электродами (4, 5), генерирующими плазму, согласно которому:

- в камеру (1) вводят газ-носитель, содержащий атомы углерода, и

- около подложки создают плазму (28) для генерирования атомов реактивного углерода,

и отличающемуся тем, что около подложки прикладывают магнитное поле (51).

Термин алмаз используется в описании здесь и в дальнейшем для обозначения всех аллотропных форм, содержащих sp³ гибридизированный углерод, в частности алмаз, во всех его кристаллических формах или DLC.

Что касается первого варианта реализации настоящего изобретения, то атомы реактивного углерода - это обычно атомы углерода в «активированной» форме, т.е. в форме радикалов или ионов. Это выражение здесь также относится к углеродсодержащим молекулам в активированной форме, т.е. в форме радикалов или ионов.

Сжатие плазмы состоит из направления или фокусирования таких частиц реактивной плазмы, как радикалы или ионы, созданные между электродами, в ограниченную область между двумя электродами для того, чтобы повысить их концентрацию и, следовательно, вероятность ударных реакций между радикалами. Увеличение количества ударов также генерирует ультрафиолетовый спектр (UVC) или даже инфракрасные фотоны, которые сами генерируют дополнительные реактивные атомы. Комбинация этих эффектов значительно увеличивает скорость осаждения алмаза на подложке.

Что касается второго варианта реализации настоящего изобретения, то, в целом, электроды, между которыми генерируется плазма, питаются от источника постоянного тока (DC). Этот источник энергии эффективен при запуске осаждения алмаза. Однако, когда толщина образовавшегося слоя становится существенной, например от 25 - 30 мкм, при температуре, действующей в камере, например, между 300 и 1600°C, алмазный слой становится электрическим изолятором, достаточным для того, чтобы значительно сократить поток энергии между электродами и, следовательно, уменьшить скорость синтеза алмаза.

Для того, чтобы компенсировать этот эффект, заявитель предлагает комбинировать энергию, а также предлагает объединить источник постоянного тока (DC) с источником радиочастотного (RF) тока и таким образом создавать плазму приложением между двумя электродами постоянного тока и радиочастотного (RF) переменного тока. Источник постоянного тока (DC) может быть непрерывным или прерывистым.

Отношение DC/RF можно регулировать во время синтеза, в частности, согласно толщине уже синтезированного алмаза, так чтобы скорость осаждения алмаза оставалась постоянной.

Также неожиданно было найдено, что отношение DC/RF влияет на кристаллическую структуру образовавшегося алмаза: монокристаллов, поликристаллов переменных или регулируемых размеров.

Что касается третьего варианта реализации настоящего изобретения, то для того, чтобы обеспечить однородность распределения атомов реактивного углерода в плазме можно прикладывать магнитное поле около подложки. Вместо того, чтобы двигаться по прямому пути между электродами, реактивные атомы дополнительно получают петлевое или спиральное движение. Таким образом, реактивные атомы проходят более долгий путь и приобретают большую скорость, увеличивая вероятность столкновений, генерирующих связи sp³ гибридизации С-С, обладающие характеристиками алмаза и, следовательно, увеличивая скорость синтеза. Это также помогает избежать образования дуг и дырок в образованном алмазном слое или пленке.

Приложение одного магнитного поля может увеличить скорость осаждения алмаза. Однако его можно с пользой объединить со сжатием плазмы и/или комбинированием источников DC/RF энергии.

Следовательно, было продемонстрировано, что три варианта реализации способа настоящего изобретения нацелены на решение одной и той же уникальной проблемы повышения скорости синтеза по экономическим причинам. Другими словами, изобретение, предлагаемое в настоящей заявке, является изобретением, относящимся к проблеме, решенной тремя различными способами, которые, кроме того, могут комбинироваться.

Следовательно, требование уникальности изобретения, изложенного в заявке на патент, полностью выполняется.

Действительно, заявитель на намерен ограничивать объем своей заявки синтезом алмаза. Способ настоящего изобретения может быть полезен для любого другого материала, который может быть синтезирован химическим осаждением из газовой фазы, такого, как например полупроводники типа Si-Ge из газа-носителя кремния и германия или газа-носителя, содержащего нитриды или оксиды кремния. Таким образом, это изобретение в первую очередь относится к способам по пунктам 1 - 3.

Что касается алмаза, то это изобретение не ограничивается чистым алмазом, но также может применяться для легирования алмаза. Например, алмаз может быть легирован бором; в этом случае в камеру дополнительно к газу-носителю, содержащему атомы углерода, вводится газ-носитель бора, такой, как триметилборан, трихлорид бора или диборан. Алмаз может быть легирован азотом, поэтому, дополнительно к газу-носителю, содержащему атомы углерода, в камеру вводятся такой газ-носитель азота, как молекулярный азот, аммиак или метиламин.

Для реализации способа настоящее изобретение также относится к камере осаждения из газовой фазы, снабженной входом и выходом газа, и внутри которой размещаются два электрода, генерирующие плазму, которые подключены к источнику постоянного тока (DC), характеризующейся тем, что между двумя электродами устанавливаются средства для сжатия плазмы.

Согласно частному варианту реализации, два электрода также подключены к источнику радиочастотного (RF) переменного тока.

Предпочтительно, два электрода должны быть анодом и катодом, причем катод образует подложку для осаждения алмаза.

Также можно ввести в камеру средства для генерирования магнитного поля около подложки.

Настоящее изобретение можно лучше понять, используя следующее описание предпочтительного варианта реализации изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, в которых:

Фигура 1 схематически иллюстрирует известную камеру осаждения из газовой фазы;

Фигура 2 схематически иллюстрирует камеру осаждения из газовой фазы согласно настоящему изобретению;

Фигура 3 - перспективный вид электродов и решетки по Фигуре 2.

Со ссылкой на Фигуру 1, камера для осаждения из газовой фазы (CVD) 1 содержит вход 2 для газа, выход 3 для разгерметизации, электроды, анод 4 и подложку 5, представляющую катод, подключенные к клеммам источника 6 питания постоянного тока, и заземленный контур 7.

Для проведения синтеза алмаза газ-носитель, содержащий атомы углерода, например метан или этан, вводится через вход 2, давление в камере 1 уменьшается приложением вакуума к выходу 3 и между электродами 4 и 5 прикладывается напряжение. Под действием напряжения между электродами молекулы газа-носителя, содержащего атомы углерода, активируются, образуя плазму в большом объеме 8. Объем 8 плазмы простирается за пределы области между электродами.

Энергия, приложенная между электродами, в частности диссоциирует определенные связи, такие, как например, связи С-Н, таким образом генерируя реактивные частицы, такие, как например радикалы углерода и водорода. Эти радикалы потом могут объединяться с радикалами водорода или с другими радикалами углерода, приводя, таким образом, к образованию связи С-С; радикалы водорода могут также соединяться друг с другом, образуя газообразный водород, который может откачиваться из камеры через выход 3.

Поскольку энергия связи С-С меньше энергии связи С-Н, равновесие реакции смещается к постепенному замещению всех С-Н связей связями С-С, т.е. формированию алмаза. Чем больше связь С-С, тем менее летуче вещество и образующиеся молекулы осаждаются на подложку под действием силы тяжести. Подложка также может содержать частицы, которые могут инициировать образование связей С-С в точке контакта. Свободные радикалы - это нестабильные частицы с очень долгим временем жизни в газообразной среде. Хотя образование молекулярной связи из боковой связи радикала чрезвычайно благоприятно с точки зрения энергии, для того, чтобы обеспечить сохранение импульса, оно требует столкновения трех тел. Поэтому это очень редкое явление. На поверхности оно проходит иначе, газообразный радикал легко соединяется с радикальным центром поверхности, поскольку в этом случае фононы могут обеспечить сохранение импульса.

В другом варианте на подложку можно устанавливать лоток с образцом для того, чтобы придать специфические размеры осаждению или избежать осаждения непосредственно на электрод.

Вероятность столкновений между атомами реактивного углерода прямо пропорциональна обънмной плотности этих атомов реактивного углерода в зоне 8, что связано с энергией, прикладываемой между двумя электродами 4 и 5.

Со ссылкой на фигуры 2 и 3, на которых для идентичных деталей используется нумерация с фигуры 1, электроды 4 и 5 здесь являются параллельными дисками, центры которых располагаются вдоль оси AA’. Решетка 20, совпадающая по окружности цилиндра с осью AA', устанавливается в камеру между электродами 4 и 5. Решетка 20 подключается к источнику постоянного тока.

Электрод 4 может иметь другие формы, такие, как образованные одной точкой или набором точек со сферическими концами, направленными вдоль оси AA’. Электрод 4 может иметь вогнутую, выпуклую или плоскую форму.

Для проведения синтеза алмаза в камере 1 устанавливается низкое давление (давление ниже атмосферного давления) газа-носителя, содержащего атомы углерода, посредством открытия входа газа 2 и приложением отрицательного давления к выходу 3. Между электродами 4 и 5 прикладывается постоянный ток, генерирующий между электродами плазму из атомов реактивного углерода. Одновременно постоянный ток прикладывается к решетке 20 для того, чтобы создать электрическое поле вокруг цилиндра, которое определяет каким будет эффект ориентирования атомов реактивного углерода в плазме в зоне 28, определенной между электродами 4 и 5 и ограниченной в ширину внутренней частью цилиндра, образованного решеткой 20. Алмаз постепенно осаждается на подложку 5 в форме однородного слоя.

Для одной и той же энергии, приложенной между электродами 4 и 5 между устройствами на фигурах 1 и 2, т.е. a priori для такого же количества атомов реактивного углерода, зона расширения плазмы в присутствии решетки 20 сокращается, плазма сжимается, тем самым увеличивая объемную плотность атомов реактивного углерода. Таким образом, вероятность столкновений между атомами реактивного углерода и поверхностью увеличивается, что в результате увеличивает скорость формирования алмаза и осаждения на подложке или, в другом варианте на лотке для образца, установленном на подложке.

Предпочтительно, чтобы решетка была изготовлена из одного или нескольких материалов, обладающих высокой эмиссией электронов. Для того чтобы продлить срок службы решетки и ограничить ее деформацию под действием температур, которых она может достичь, целесообразно использовать тугоплавкие материалы, такие, как например, молибден или вольфрам. Для того чтобы увеличить эмиссию электронов этими тугоплавкими материалами, можно их легировать, например торием. Пиковый эффект, созданный на всей поверхности решетки и каждой составной части, превращает ее в структуру с большой поверхностью, эмиттирующей электроны.

Решетка 20, показанная здесь, имеет круглое сечение, но может быть рассмотрено и любое другое сечение. В частности форму можно выбирать в соответствии с формой алмаза, которую желательно получить. Сетка решетки и/или ее высота также могут изменяться в соответствии с размерами и/или характеристиками камеры, электродов и/или камеры. Высота решетки может быть той же самой по всему периметру ее сечения или переменной, например, в углах для того, чтобы компенсировать электронные эффекты, которые могут привести к неоднородному осаждению алмаза.

Аналогично, вместо решетки, можно использовать одно или несколько колец, которые могут быть одного и того же диаметра или разных диаметров, и центры которых должны быть выровнены по оси AA′ Также можно использовать трубку.

Решетка, кольца или трубка, определенные таким образом, являются средствами сжатия плазмы, в функции которых входит:

- обеспечение однородности плазмы вокруг подложки или конкретной зоны, в которой должен осаждаться алмаз,

- повышение объемной плотности атомов реактивного углерода в этой зоне,

- генерирование UVC или даже IR фотонов и, возможно, эмиссия электронов для того чтобы обеспечить дополнительную энергию и увеличить плотность плазмы.

Поскольку алмаз является электроизолятором, то при увеличении толщины алмазного слоя, осажденного на подложке, образуется барьер для постоянного тока, проходящего между электродами 4 и 5, в частности, когда толщина алмазного слоя достигает 25 - 30 мкм. Следовательно, при одном том же приложенном напряжении объемная плотность атомов реактивного углерода в плазме уменьшается в соответствии с увеличением толщины алмазного слоя. Скорость осаждения алмаза уменьшается с увеличением толщины уже сформировавшегося слоя.

Для того чтобы можно было формировать слои толще нескольких десятков микрон, заявитель предлагает объединить источник постоянного тока (DC) c источником тока радиочастоты (RF) и тем самым создавать плазму приложением постоянного тока и радиочастотного (RF) переменного тока.

Со ссылкой на фигуру 4, используя нумерацию с предыдущих фигур для общих частей, электроды 4 и 5 подключаются к источнику 46 радиочастотного переменного тока и к заземлению 47 параллельно с контуром, содержащим источник 6 постоянного тока.

Источник 46 радиочастотного переменного тока предпочтительно должен содержать на своем выходе фильтр, препятствующий попаданию постоянного тока источника 6 в источник 46. Источник 6 постоянного тока предпочтительно также должен содержать на своем выходе фильтр, препятствующий попаданию радиочастотного переменного тока источника 46 в источник 6.

Во время синтеза в этой конфигурации между электродами 4 и 5 прикладываются постоянный ток и радиочастотный переменный ток.

Отношение между двумя токами, отношение DC/RF, может быть постоянным во время синтеза. Неожиданно наблюдалось, что отношение DC/RF оказывает влияние на кристаллическую форму алмаза, осажденного на подложке. Например, в конфигурации, позволяющей формировать на подложке при приложении только DC тока ультра-нанокристаллы алмаза, приложение RF тока с отношением RF/DC мощности от 0,05 до 0,3 помогает получить осажденные материалы, сформированные более крупными кристаллами, т.е. субмикронными кристаллами размеров в несколько десятков микрон.

Отношение между двумя токами, отношение DC/RF может варьироваться во время синтеза для оптимизации скорости синтеза. Например, RF ток может постепенно переходить от постоянного тока по мере увеличения толщины слоя осажденного алмаза. Отношение DC/RF может, например, также выбираться в соответствии со свойствами, желательными для осажденного материала.

Комбинированная система питания для электродов, генерирующих плазму, таким образом, повышает скорость осаждения, компенсируя электроизолирующий эффект уже осажденного алмаза. Это также позволяет изменять такие характеристики, как структуру и свойства осажденного материала.

Источник RF тока также может быть подключен к решетке 20 параллельно с источником постоянного тока. Этими источниками могут быть те же самые источники, которые питают электроды, или могут быть использованы отдельные источники. Каждый из этих источников может в качестве варианта подключаться через регулятор мощности для того, чтобы регулировать отношение DC/RF мощности, подаваемой к решетке. Это облегчает эмиссию электронов из решетки.

Для того чтобы обеспечить однородное распределение положительных и отрицательных зарядов в плазме, к плазме можно приложить магнитное поле, предпочтительно около подложки. Это позволяет сократить или даже предотвратить появление дырок в образующемся алмазном слое/пленке.

Как вариант или в дополнение, можно помещать магнит около анода 4.

Со ссылкой на фигуру 5, используя нумерацию предыдущих рисунков для общих частей, постоянный магнит 50, генерирующий магнитное поле 51, представленное пунктирными линиями, помещается под электрод-подложку 5. Магнит (или электромагнит) выбирается или устанавливается так, чтобы он был способен максимизировать радиальный или продольный компонент или оба компонента магнитного поля. Электроды 4 и 5, показанные здесь, питаются только постоянным током. Также возможно комбинировать постоянный ток с RF током.

Здесь показан одиночный магнит под подложкой 5, но он также может устанавливаться около анода 4. Также может быть несколько магнитов, в частности один около подложки 5 и один около анода 4.

Во время синтеза заряженные атомы плазмы 28, двигающиеся между электродами под действием электрического поля, созданного между анодом 4 и катодом 5, подвергаются дополнительному воздействию магнитного поля 51 около подложки 5. Таким образом, их путь отклоняется под действием силы Лоренца, влияния сложения двух полей на каждый заряженный / реактивный атом: вследствие этого у заряженных атомов будет тенденция двигаться по спиральной траектории, более длинной, чем в присутствии одного поля, образуя петли вокруг линий магнитного поля. Сложение эффектов двух полей также ускоряет движение реактивных атомов.

Тогда у реактивных атомов, двигающихся быстрее по более длинному пути, будет более высокая вероятность столкновения, что приведет к увеличению концентрации активированного углерода и, наконец, к увеличению скорости формирования алмаза и осаждения на подложке.

Здесь был описан постоянный магнит, но может использоваться любая форма магнита, постоянного или нет, генерирующего магнитное поле около подложки.

Расстояние между анодом и подложкой/катодом может регулироваться для оптимизации осаждения.

Таким образом, три элемента изобретения: средства сжатия плазмы, комбинация источников тока и приложение магнитного поля около подложки, каждый, по отдельности, оказывают положительное влияние на скорость формирования и осаждения алмаза, связывая эти три элемента в концепцию уникального изобретения. Это воздействие даже сильнее, чем двух из этих средств, если три средства используются комбинированно, как показано на следующем примере.

Как описано выше, UVC, генерированные in situ в плазме, помогают улучшить эффективность реакции, стимулируя диссоциацию связей реагента для образования плазмы. Также можно прикладывать UVC около подложки, где формируется плазма для того, чтобы достичь того же самого местного эффекта. Лампы UVC могут устанавливаться в камеру химического осаждения из газовой фазы.

Аналогично, для дальнейшего повышения эффективности реакции синтеза, в частности специфичности этой реакции, можно применять принципы, описанные в WO 2017121892. В частности, фотоны с конкретной частотой и/или энергией, которые соответствуют частоте поглощения материала, который должен быть синтезирован, и/или реагента, могут быть посланы к подложке для улучшения скорости формирования материала.

Пример

Камера CVD с диаметром 260 мм и высотой 160 мм содержит вольфрамовый анод диаметром 3,2 мм, установленный приблизительно на 35 мм выше кремниевой подложки с размерами 15 мм х 15 мм, образующей катод.

В случае использования решетки, решетка изготавливается из молибдена и имеет диаметр 5 см, высоту около 1 мм и сетку 1 мм.

В случае использования магнита электромагнитом создается поперечное магнитное поле 0,02 Тл.

Если используется комбинированный источник DC/RF энергии, то здесь в течение осаждения в одно и то же время прикладываются два источника.

Газ-носитель углерода, вводимый в камеру, состоит из смеси 3 % метана в 97 % водорода. Прикладывается давление приблизительно 300 мБар, которое стабилизируется для того, чтобы обеспечить стабильность плазмы.

Температура в камере во время синтеза составляет приблизительно 950°C, что соответствует здесь температуре, оптимальной для осаждения на кремниевую подложку.

Прикладывается постоянный ток с напряжением 735 В с мощностью приблизительно 1200 Вт (± 100 Вт).

Было выполнено несколько осаждений алмаза, с решеткой или без нее, прикладывая постоянный ток или комбинированный DC/RF ток, с магнитом или без него, установленного под подложкой на 1 час. Результаты приводятся в таблице ниже:

RF мощность (± 100 Вт) Скорость осаждения (мкм/час) Природа пленки Без решетки - 7 Неоднородная поликристаллическая + решетка - 14 Однородная поликристаллическая + решетка + RF 300 Вт 44 Однородная поликристаллическая + решетка + RF + магнитное поле 300 Вт 84 Однородная поликристаллическая

Простое присутствие решетки удваивает скорость осаждения и обеспечивает однородность природы пленки. Комбинация решетки и комбинированного источника DC/RF мощности увеличивает скорость осаждения более, чем в шесть раз.

Магнитное поле, приложенное здесь, предотвращает появление разрядов, образующихся при случайном возникновении электрической дуги и приводящих к образованию дырок в осажденном алмазе, а также почти удваивает скорость осаждения.

Аналогичные результаты наблюдались для молибденовых подложек.

Вышеприведенное описание описывает синтез алмаза. Оно относилось как к чистому алмазу, так и алмазу, легированному, например, атомами азота, для того чтобы получить алмаз, обладающий конкретными свойствами, такими, как например, свойства полупроводника. Для этого подходящий газ в соответствующем количестве может вводиться в камеру осаждения.

Также наблюдалось, неожиданно, что природа подложки влияет на кристаллическую форму алмаза в зависимости от того изготовлена ли она из кремния, молибдена, вольфрама, титана или кварца.

Хотя здесь демонстрируется польза способа для синтеза алмаза, средства сжатия плазмы могут прилагаться к любому другому типу синтеза посредством химического осаждения из газовой фазы, при атмосферном или низком давлении, для того, чтобы улучшить скорость осаждения. То же самое относится к комбинированию DC/RF и/или приложению магнитного поля около подложки.

Изобретение может быть использовано при изготовлении изностостойких, теплопроводных и электроизоляционных материалов. Камера 1 для химического осаждения из газовой фазы оснащена входом 2 и выходом 3 для газа. Внутри камеры 1 установлены два электрода - анод 4 и катод 5, генерирующие плазму 28 и подключённые к источнику 6 постоянного тока. Катод 5 образует подложку для осаждения алмаза. Между электродами 4 и 5 соосно размещены средства для сжатия плазмы, выполненные в виде цилиндра, образованного решеткой 20, или по меньшей мере одного кольца, или трубки из тугоплавкого материала. В камеру вводят газ-носитель, содержащий атомы синтезируемого углерода. Около подложки создают плазму 28 для активирования атомов газа-носителя. Электроды 4 и 5 могут быть также подключены к источнику радиочастотного переменного тока, а около подложки прикладывают магнитное поле. Изобретение позволяет увеличить скорость осаждения алмаза. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ синтезирования аллотропной формы углерода в камере химического осаждения на подложке для синтеза между двумя электродами, генерирующими плазму, согласно которому:

- в камеру вводят газ-носитель, содержащий атомы синтезируемого углерода, и

- около подложки создают плазму активирования атомов газа-носителя, содержащего атомы синтезируемого углерода,

отличающийся тем, что плазму сжимают с помощью средств в виде цилиндра, образованного решеткой, или по меньшей мере одного кольца, или трубки из тугоплавкого материала, расположенных соосно между двумя электродами.

2. Способ по п. 1, согласно которому плазму создают приложением между двумя электродами постоянного тока (DC) и радиочастотного (RF) переменного тока.

3. Способ по любому из пп. 1, 2, согласно которому около подложки прикладывается магнитное поле.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором синтезируемая аллотропная форма углерода представляет собой алмаз, а для генерирования атомов реактивного углерода около подложки создают плазму (28).

5. Способ по п. 2, согласно которому отношение DC/RF является регулируемым во время синтеза.

6. Камера (1) для химического осаждения из газовой фазы для реализации способа по п. 1, оснащенная входом (2) и выходом (3) для газа, и внутри которой установлены два электрода (4, 5), генерирующие плазму (28), которые подключены к источнику (6) постоянного тока (DC),

отличающаяся тем, что между двумя электродами (4, 5) соосно размещены средства для сжатия плазмы, выполненные в виде цилиндра, образованного решеткой, или по меньшей мере одного кольца, или трубки из тугоплавкого материала.

7. Камера по п. 6, в которой два электрода (4, 5) также подключены к источнику (46) радиочастотного (RF) переменного тока.

8. Камера по любому из пп. 6 и 7, в которой два электрода представляют собой анод (4) и катод (5), при этом катод образует подложку (5) для осаждения алмаза (45).

9. Камера по любому из пп. 6-8, содержащая средства (50) для генерирования магнитного поля вокруг подложки (5).