Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Структурообразование в алмазном порошке при химической инфильтрации из газовой фазы


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-10-61-68

Полный текст:




Аннотация

Проведено исследование влияния прокачки смеси метана и водорода в СВЧ-разряде через слои алмазного порошка на структурообразование осадка в ходе химической инфильтрации из газовой фазы. Установлено, что рост алмаза из газовой фазы происходит на поверхности первого слоя и не зависит от размера алмазного порошка; начиная со второго слоя рост алмаза из газовой фазы прекращается, начинают расти различные аллотропные модификации углерода (нанокристаллический графит, углеродные нанотрубки, графит). Быстрый переход от роста алмаза к росту аллотропных модификаций углерода связан с экранированием плазменного разряда первым слоем алмазного порошка. Таким образом, отсутствие прямого контакта СВЧ плазменного разряда с образующимся молекулярным водородом в ходе его рекомбинации приводит к тому, что концентрация атомарного водорода внутри слоя алмазного порошка низка для поддержания роста алмаза из газовой фазы.

Об авторах

С. А. Ерёмин
Научно-прикладной центр ООО «ТВИНН»
Россия
Москва


И. А. Леонтьев
Научно-прикладной центр ООО «ТВИНН»
Россия
к. т. н.
Москва


Ю. М. Яшнов
Научно-прикладной центр ООО «ТВИНН»
Россия
к. ф.-м. н.
Москва


В. Н. Аникин
Научно-прикладной центр ООО «ТВИНН»
Россия
к. т. н.
Москва


Список литературы

1. Philip, B. Has diamond's hardness crown been stolen? / B. Philip // New scientist. ― 2009. ― Vol. 203. ― Р. 39‒41.

2. Lanhua, W. Thermal conductivity of isotopically modified single crystal diamond / W. Lanhua, P. K. Kuo, R. L. Thomas // Phys. Rev. Lett. ― 1993. ―Vol. 70. ― P. 3764‒3767.

3. Yukihiko, O. Synthesis of n-type semiconducting diamond films in acetylene flame with nitrogen doping / O. Yukihiko, K. Kouichi, N. Hiroaki // Proceedings of the Combustion Institute. ― 2017. ― Vol. 369, № 3. ― P. 4409‒4417.

4. Bushuev, E. V. Express in situ measurement of epitaxial CVD diamond film growth kinetics / E. V. Bushuev, V. Yu. Yurov, A. P. Bolshakov [et al.] // Diamond Relat. Mater. ― 2017. ― Vol. 72. ― P. 61‒70.

5. Mosinskaa, L. Undoped CVD diamond films for electrochemical applications / L. Mosinskaa, K. Fabisiaka, K. Paprockia [et al.] // Electrochim. Acta. ― 2013. ― Vol. 104. ― P. 481‒486.

6. Harada, Y. High-speed synthesis of heavily borondoped diamond films by in-liquid microwave plasma CVD / Y. Harada, R. Hishinuma, N. Spătaru [et al.] // Diamond Relat. Mater. ― 2019. ― Vol. 92. ― P. 41‒46.

7. Zhang, D. Surface chemical modification of CVD diamond films by laser irradiation / D. Zhang, Y. Cui // Int. J. Refract. Met. Hard Mater. ― 2019. ― Vol. 81. ― P. 36‒41.

8. Dong, H. A study of mechanical properties and microstructure of Cu-based matrixes for diamond ultrathin sawing / H. Dong // Results in Physics. ― 2019. ― Vol. 12. ― P. 748‒753.

9. Liu, K. High-selectivity anisotropic etching of singlecrystal diamond by H plasma using iron catalysis / K. Liu, Z. Liu, B. Dai, G. Shu [et al.] // Diamond Relat. Mater. ― 2018. ― Vol. 86. ― P. 186‒192.

10. Nshingabigwi, E. K. Electron microscopy profiling of ion implantation damage in diamond: Dependence on fluence and annealing / E. K. Nshingabigwi, T. E. Derry, S. R. Naidoo [et al.] // Diamond Relat. Mater. ― 2014. ― Vol. 49. ― P. 1‒8.

11. Antonin, O. Nano crystalline diamond microwave chemical vapor deposition growth on three dimension structured silicon substrates at low temperature / O. Antonin, R. Schoeppner, M. Gabureac [et al.] // Diamond Relat. Mater. ― 2018. ― Vol. 83. ― P. 67‒74.

12. Schaarschmidt, G. Diamond growth in and above trenches in silicon / G. Schaarschmidt, B. Mainz, S. Laufer [et al.] // Diamond Relat. Mater. ― 1997. ― Vol. 6. ― P. 1019‒1025.

13. Othon, R. Nucleation and growth of CVD diamond films on patterned substrates / R. Othon, A Monteiro, H. Liu // Diamond Relat. Mater. ― 2003. ― Vol. 12. ― P. 1357‒1361.

14. Glaser, A. Chemical vapor infiltration (CVI) ― Part I : a new technique to achieve diamond composites / A. Glaser, S. M. Rosiwal, B. Freels, R. F. Singer // Diamond Relat. Mater. ― 2004. ― Vol. 13. ― P. 834‒838.

15. Glaser, A. Chemical vapor infiltration (CVI) ― Part II: Infiltration of porous substrates with diamond by using a new designed hot-filament plant / A. Glaser, S. M. Rosiwal, R. F. Singer // Diamond Relat. Mater. ― 2006. ― Vol. 15. ― P. 49‒54.

16. Райзер, Ю. П. Физика газового разряда / Ю. П. Райзер ; изд. 2-е, доп. и перераб. ― М. : Наука, 1992. ― 536 с.

17. Zhang, L. Thermal conductivity enhancement of phase change materials with 3D porous diamond foam for thermal energy storage / L. Zhang, K. Zhou, Q. Wei [et al.] // Applied Energy. ― 2019. ― Vol. 233/234. ― P. 208‒219.

18. Kurdyukov, D. A. Ordered porous diamond films fabricated by colloidal crystal templating / D. A. Kurdyukov, N. A. Feoktistov, A. V. Nashchekin [et al.] // Nanotechnology. ― 2012. ― Vol. 23:015601. ― P. 1‒8.

19. Bushuev, E. V. Express in situ measurement of epitaxial CVD diamond film growth kinetics / E. V. Bushuev, V. Yu. Yurov, A. P. Bolshakov // Diamond Relat. Mater. ― 2017. ― Vol. 72. ― P. 61‒70.

20. Moura, L. G. The double-resonance Raman spectra in single-chirality (n, m) carbon nanotubes / L. G. Moura, V. O. Moutinho, P. Venezuela [et al.] // Carbon. ― 2017. ― Vol. 117. ― P. 41‒45.

21. Fishlock, S. J. Micromachined nanocrystalline graphite membranes for gas separation / S. J. Fishlock, S. H. Pu, G. Bhattacharya [et al.] // Carbon. ― 2018. ― Vol. 138. ― P. 125‒133.

22. Shu, G. Epitaxial growth of mosaic diamond: Mapping of stress and defects in crystal junction with a confocal Raman spectroscopy / G. Shu, B. Dai, V. G. Ralchenko [et al.] // J. Cryst. Growth. ― 2017. ― Vol. 463. ― P. 19‒26.

23. Дерягин, Б. В. Рост алмаза и графита из газовой фазы / Б. В. Дерягин. ― М. : Наука, 1977. ― 116 c.

24. Linnik, S. A. Diamond film synthesis in highalternating-current glow discharge / S. A. Linnik, A. Gaydaychuk // Technical Physics Letters. ― 2012. ― Vol. 38. ― P. 258‒260.

25. Butler, J. E. Thin-film diamond growth mechanisms / J. E. Butler, R. L. Woodin // Philos. Trans. R. Soc. A. 1993 ― Vol. 342. ― P. 209‒224.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Ерёмин С.А., Леонтьев И.А., Яшнов Ю.М., Аникин В.Н. Структурообразование в алмазном порошке при химической инфильтрации из газовой фазы. Новые огнеупоры. 2019;(10):61-68. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-10-61-68

For citation: Eremin S.A., Leontiev I.A., Yashnov Y.M., Anikin V.N. Structure formation in diamond powder during chemical infiltration from the gas phase. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2019;(10):61-68. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-10-61-68

Просмотров: 339

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)