DOI: https://doi.org/10.26642/ten-2019-2(84)-36-42

Високочастотна плазма при атмосферному тиску як засіб осадження тонких плівок

P. P. Melnychuk, V. A. Rudnitskyi

Анотація


Модернізовано основні вузли промислового високочастотного генератора. Розроблено конструкцію та виконано технічне погодження імпедансу плазмотрона з метою отримання високочастотної плазми з ємнісним зв’язком для передачі електричної енергії при атмосферному тиску. Наведено дані про основні елементи конструкцій адаптованих вузлів, вказано їх функціональне призначення. Особлива увага надається принципам роботи як самих модифікованих вузлів обладнання, так і їхньому функціональному взаємозв’язку при керуванні процесом синтезу плівок для нанотехнологій.

Проаналізовано причини того, чому на існуючих високочастотних ємнісних плазмотронах не є поширеним проведення нанотехнологій. Виявлено нові ефекти високочастотної плазми та шляхи вдосконалення плазмотрона для осадження тонких плівок. Знайдено теоретичне обґрунтування для ефекту перенесення робочої речовини в плазмовому каналі (шнурі) високочастотного ємнісного розряду. Експериментально доведено можливість запалювання одноелектродного високочастотного факельного розряду із плазми високочастотного ємнісного розряду. Приведено пояснення структури високочастотного факельного розряду за даних умов. Виявлено можливість використання приелектродної плями факела для концентрації пари робочої речовини та проведення осадження плівки.

Досліджено основні закономірності для синтезу наноплівок на прикладі оксидів цинку та алюмінію. Для підготовки пари робочих речовин серед плазмохімічних реакцій вибрано піроліз. Досліджено свічення плазми високочастотного ємнісного розряду з метою ефективного проведення плазмохімічних реакцій в каналі розряду аргонової плазми та підведення пари робочої речовини до підкладки. Новим методом з використанням високочастотної плазми аргону при атмосферному тиску синтезовано тонкі шари Al2O3 та ZnO.


Ключові слова


високочастотний ємнісний плазмотрон; високочастотний факельний розряд; синтез наноплівок; приелектродна пляма факела

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Dresvin, S.V. and Zverev, S.G. (2007), Plazmotrony: konstruktsii, parametry, tekhnologii, Izdatel'stvo politekhnicheskogo universiteta, Sankt-Peterburg, 208 p.

Rykalin, N.N., Kulagin, I.D., Sorokin, L.M. and Gugnyak, A.B. (1975), «Issledovanie energeticheskikh parametrov vysokochastotnogo emkostnogo plazmotrona», Fizika i khimiya obrabotki materialov, No. 4, pp. 3–6.

Sivkov, A.A., Gerasimov, D.Y. and Nikitin, D.S. (2017), «Direct dynamic synthesis of nanodispersed phases of titanium oxides upon sputtering of electrodischarge titanium plasma into an air atmosphere», Technical Physics Letters, Vol. 43, pp. 16–19.

Shanenkov, I.I., Sivkov, A.A., Pak, A.Y. and Kolganova, Y.L. (2014), «Effect of gaseous medium pressure on plasmadynamic synthesis product in the C-N system with melamine», Advanced Materials Research, Vol. 1040, pp. 813–818.

Sivkov, A., Ivashutenko, A., Shanenkova, Y. and Shanenkov, I. (2016), «Plasma dynamic synthesis and obtaining ultradispersed zinc oxide with single-crystal-line particle structure», Advanced Powder Technology, Vol. 27, pp. 1506–1513.

Tumanov, Y.N. (2003), Plazmennye i vysokochastotnye protsessy polucheniya i obrabotki materialov v yadernom toplivnom tsikle: nastoyashchee i budushchee, Fizmatlit, Moscow, 760 p.

Zilitinkevich, S.I. (1928), «Elektricheskoe fakel'noe istechenie», Telegrafiya i telefoniya bez provodov, No. 9, P. 652.

Trunecek, V. (1971), «Unipolar high–frequency discharge», Folia Fac. Sci. Nat. University, Vol. 12, pp. 3–13.

Piganov, M.N. and Volkov, A.V. (1985), «Podgonka soprotivleniya tolstoplenochnykh rezistorov metodom fakel'nogo razryada», Tekhnika sredstv svyazi, Ser. Tekhnologiya proizvodstva i oborudovanie, No. 2, pp. 29–35.

Gonchar, N.I., Zvyagintsev, A.V., Mitin, R.V. and Pryadkin, K.K. (1976), «Ispol'zovanie bezelektrodnogo emkostnogo VCh-plazmotrona dlya naneseniya tugoplavkikh dielektricheskikh pokrytiy», Teplofizika vysokikh temperatur, No. 4, pp. 853–856.

Tikhomirov, I.A., Tikhomirov, V.V., Fedyanin, V.Y. and other (1977), «Nekotorye osobennosti prakticheskogo primeneniya plazmy vysokochastotnykh fakel'nykh razryadov», Izvestiya Tomskogo ordena Oktyabr'skoy revolyutsii i ordena trudovogo Krasnogo znameni politekhnicheskogo instituta im. S.M. Kirova, Vol. 293, pp. 80–85.

Dresvin, S.V., Bobrov, A.L, Lelevkin, V.M. and other (1992), VCh i SVCh-plazmotrony, Nauka., Sib. otd-nie, Novosibirsk, 319 p.

Dresvin, S.V. and Paskalov, G.Z. (1984), «Eksperimental'noe issledovanie VChE-plazmotrona v argone, vozdukhe i gelii na chastote 5,28 MGts», TVT, Vol. 22, No. 3, pp. 424–427.

Lutsenko, Y.Y. (2011), Fizika vysokochastotnykh razryadov emkostnogo tipa, Izdatel'stvo Tomskogo politekhnicheskogo universiteta, Tomsk, 121 p.

Trunecek, V. (1979) «Unipolar and electrodeless capacitively coupled high-frequency discharges excited at atmospheric pressure and their applications», Acta physica slovaca, Vol. 29, pp. 180–183.

Tobolkin, A.S. (1996), Eksperimental'noe i teoreticheskoe issledovanie odnoelektrodnogo vysokochastotnogo razryada, D.Sc. Thesis of dissertation, Tomsk.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Дресвин С.В. Плазмотроны: конструкции, параметры, технологии / С.В. Дресвин, С.Г. Зверев. – Санкт-Петербург : Издательство политехнического университета, 2007. – 208 с.
  2. Исследование энергетических параметров высокочастотного емкостного плазмотрона / Н.Н. Рыкалин, И.Д. Кулагин, Л.М. Сорокин, А.Б. Гугняк // Физика и химия обработки материалов. – 1975. – № 4. – C. 3–6.
  3. Sivkov A.A. Direct dynamic synthesis of nanodispersed phases of titanium oxides upon sputtering of electrodischarge titanium plasma into an air atmosphere / A.A. Sivkov, D.Y. Gerasimov, D.S. Nikitin // Technical Physics Letters. – 2017. – Vol. 43. – P. 16–19.
  4. Effect of gaseous medium pressure on plasmadynamic synthesis product in the C–N system with melamine / I.I. Shanenkov, A.A. Sivkov, A.Y. Pak, Y.L. Kolganova // Advanced Materials Research. – 2014. – Vol. 1040. – P. 813–818.
  5. Plasma dynamic synthesis and obtaining ultradispersed zinc oxide with single–crystal–line particle structure / A.Sivkov, A.Ivashutenko, Y.Shanenkova, I.Shanenkov // Advanced Powder Technology. – 2016. – Vol. 27. – P. 1506–1513.
  6. Туманов Ю.Н. Плазменные и высокочастотные процессы получения и обработки материалов в ядерном топливном цикле: настоящее и будущее / Ю.Н. Туманов. – М. : Физматлит, 2003. – 760 с.
  7. Зилитинкевич С.И. Электрическое факельное истечение / С.И. Зилитинкевич // Телеграфия и телефония без проводов. – 1928. – № 9. – C. 652.
  8. Trunecek V. Unipolar high–frequency discharge / V.Trunecek // Folia Fac. Sci. Nat. University. – 1971. – Vol. 12. – P. 3–13.
  9. Пиганов М.Н. Подгонка сопротивления толстоплёночных резисторов методом факельного разряда / М.Н. Пиганов, А.В. Волков // Техника средств связи / Сер. : Технология производства и оборудование. – 1985. – № 2. – С. 29–35.
  10. Использование безэлектродного емкостного ВЧ-плазмотрона для нанесения тугоплавких диэлектрических покрытий / Н.И. Гончар, А.В. Звягинцев, Р.В. Митин, К.К. Прядкин // Теплофизика высоких температур. – 1976. – № 4. – С. 853–856.
  11. Некоторые особенности практического применения плазмы высокочастотных факельных разрядов / И.А. Тихомиров, В.В. Тихомиров, В.Я. Федянин, и др. // Известия Томского ордена Октябрьской революции и ордена трудового Красного знамени политехнического института им. С.М. Кирова. – 1977. – Т. 293. – C. 80–85.
  12. ВЧ и СВЧ-плазмотроны / С.В. Дресвин, А.Л. Бобров, В.М. Лелёвкин, и др. – Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1992. – 319 c.
  13. Дресвин С.В. Экспериментальное исследование ВЧЕ-плазмотрона в аргоне, воздухе и гелии на частоте 5,28 МГц / С.В. Дресвин, Г.З. Паскалов // ТВТ. – 1984. – Т. 22. – Вып. 3. – C. 424–427.
  14. Луценко Ю.Ю. Физика высокочастотных разрядов емкостного типа / Ю.Ю. Луценко. – Томск : Издательство Томского политехнического университета, 2011. – 121 с.
  15. Trunecek V. Unipolar and electrodeless capacitively coupled high-frequency discharges excited at atmospheric pressure and their applications / V.Trunecek // Acta physica slovaca. – 1979. – Bd. 29. – P. 180–183.
  16. Тоболкин А.С. Экспериментальное и теоретическое исследование одноэлектродного высокочастотного разряда : дисс. … доктора ф.-м.н. / А.С. Тоболкин. – Томск, 1996.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2019 P. P. Melnychuk, V. A. Rudnitskyi

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.