Осаждение алмазных пленок химическим газофазным методом (CVD-метод) на твердосплавный режущий инструмент

                                         ПРИЛОЖЕНИЕ Г

 

1.Краткий обзор патентных источников информации

 

1.RU 2105379

Способ получая сплошной тонкой пленки с алмазоподобной структурой включает нанесение пленки на подложку из плазмы СВЧ-разряда в режиме ЭЦР в атмосфере рабочего газа или смеси газов. На подложку подается отрицательное электрическое смещение. Подложка располагается вне зоны ЭЦР. Давление 0,01-10 Па, плотность потока мощности в зоне ЭЦР 0,2-5 Вт/см. В качестве рабочего газа или одного из компонентов смеси используют углеродсодержащий газ или вещества, содержащие нитридообразующие элементы, или вещества, содержащие карбидообразующие элементы. Устройство содержит источник СВЧ-энергии 1, связанный через цилиндрический волновод 4 и диэлектрическое окно 3 с технологической камерой 2. В камере размещен держатель 7 подложки, электроизолированный от камеры. Сносно с волноводом размещены два соленоида 9,10. Первый соленоид 9 размещен в плоскости диэлектрического окна 3, второй соленоид 10 - между первым соленоидом 9 и держателем 7 подложки. Между вторым соленоидом 10 и держателем 7 подложки расположена диафрагма 11 из ферромагнитного материала. Расстояние между диафрагмой 11 и вторым соленоидом 10 не превышает внутреннего диаметра второго соленоида 10. Диаметр диафрагмы удовлетворяет условию: Dн волн d1д (D2 вн+D2 нар )/2 , где Dн волн - наружный диаметр волновода, см; d1д- диаметр отверстия диафрагмы, D2 вн, D2 нар - соответственно внутренний и наружный диаметры второго соленоида, см. Держатель 7 расположен на расстоянии от второго соленоида 10 не менее одного характерного линейного размера подложки. Устройство может быть дополнительно снабжено третьим соленоидом 12 и второй диафрагмой 13. Третий соленоид 12 расположен от первой диафрагмы в направлении держателя подложки на расстоянии L = D3 вн + d1д, D3 вн - внутренний диаметр третьего соленоида, см., d1д- диаметр отверстия первой диаграммы. Вторая диафрагма расположена между первой диафрагмой 11 и третьим соленоидом 13 на расстоянии от третьего соленоида, не превышающем его внутренний диаметр

 

 

2.RU 2158037

Изобретение относится к области получения высокоэффективных пленок для получения эмиттеров электронов. В способе получения алмазных пленок методом газофазного синтеза, включающим нагрев металлической нити и подложки в потоке водорода, подачу углеродосодержащего газа в поток и осаждение алмазной пленки на подложке в смеси водорода с углеродосодержащим газом, удаление излишков графитовой фазы в водороде, металлическую нить нагревают до 1800-2800°С, подложку нагревают до 600-1000°С, проводят осаждение через защитный сетчатый экран, расположенный между металлической нитью и подложкой и нагретый до 800-2000°С, при концентрации углеродосодержащего газа в газовом потоке 2-10% и давлении газовой смеси 5-300 Торр. Техническим результатом является получение нанокристаллических алмазных пленок с высокими электронно-эмиссионными характеристиками.

 

 

3.RU 2158036

Изобретение относится к получению высокоэффективных пленок для полевых эмиттеров электронов. Способ заключается в зажигании тлеющего разряда постоянного тока в разрядном промежутке между катодом и анодом в потоке водорода, нагреве подложки до 700-900°С, в подаче углеводородсодержащего газа в поток, осаждении алмазной пленки при плотности разрядного тока 0,3-2 А/см2 в смеси водорода с углеродсодержащим газом, при концентрации углеродсодержащего газа в газовом потоке 3-10% и удаление излишков графитовой фазы в разряде в потоке водорода. В качестве углеродсодержащего газа может использоваться метан с концентрацией 3-8% в газовом потоке. При осаждении алмазной пленки как на диэлектрическую, так и на проводящую подложку подложка может быть расположена на заземленном или изолированном подложкодержателе вне разрядного промежутка на расстоянии 0,1-5 мм от анода. При этом анод выполняют в виде сетки из молибденовой проволоки диаметром 0,1-1 мм с шагом 1-3 мм. Осаждение алмазной пленки до требуемой толщины проводят при концентрации метана в газовом потоке 3-8%. Удаление излишков графитовой фазы проводят в разряде в потоке водорода в течение 5-10 мин. Техническим результатом является получение алмазных пленок с высокими электронно-эмиссионными характеристиками.

 

4.RU 2054056

Данное изобретение направлено на получение монокристаллического алмаза, состоящего из изотопически чистого углерода-12 или углерода-13. Изотопически чистый монокристаллический алмаз выращивают на монокристаллическом субстрате непосредственно из изотопически чистого углерода-12 или углерода-13. Способ включает стадии введения в реакционную камеру монокристаллической подложки, нагревают ее до температуры образования алмаза, вводят газообразную смесь водорода и углеводорода, имеющего изотопически чистый углерод-12 или углерод-13. В результате газообразная смесь по крайней мере частично разлагается в камере и на подложке осаждается монокристаллическая пленка. Она необязательно может быть удалена с монокристаллической подложки. Пленка имеет стабильные характеристики и высокую удельную теплопроводность.

 

5. RU 2023325

Изобретение относится к микроэлектронике. Сущность изобретения: способ включает воздействие светового излучения определенной длины волны на исходные вещества, направляемые на подложку в виде молекулярных пучков и саму подложку в условиях высокого вакуума. Облучение осуществляют на расстоянии от подложки меньшем, чем длина свободного пробега молекул исходных веществ

 

.

6.RU 2045474

Использование: на предприятиях, производящих искусственные алмазы и алмазный инструмент. Сущность изобретения: разложение углеродсодержащего газа и синтез алмазов осуществляется в реакционной камере, для чего плазму углеродсодержащего газа получают в дуговом плазмотроне, соединенном с реакционной камерой, а полученные алмазы собирают в ванне с охлаждающей жидкостью, расположенной на выходе из реакционной камеры. Ускоряется процесс получения алмазов из углеродсодержащих газов.

 

7.RU 2118997

Область применения: изготовление промышленных алмазов, а точнее в способах изготовления поликристаллических алмазных слоев, используемых в электронной промышленности, точной механике, микротехнологии. Технический результат: удешевление и упрощение процесса изготовления, уменьшение трудоемкости процесса. Сущность изобретения: собирают пакет из слоев графитосодержащего вещества и теплопроводного материала. Графитосодержащий слой контактирует по обеим поверхностям с теплопроводным, затем пакет упаковывают в ампулу и охлаждают до температуры -180oС   T   -160oС, после чего производят детонационное воздействие давлением 40  P   50 ГПа в течение 2 - 4 мкс.

 

8.RU 2497981

Изобретение относится к технологии получения цветных алмазных материалов, которые могут быть использованы в ювелирной промышленности. Монокристаллический алмазный материал, который был выращен методом CVD и имеет концентрацию одиночного замещающего азота  менее 5 ppm облучают, чтобы ввести изолированные вакансии V в, по меньшей мере, часть предусмотренного CVD-алмазного материала так, чтобы общая концентрация изолированных вакансий [VT ] в облученном алмазном материале была, по меньшей мере, больше (а) 0,5 ppm и (b) на 50% выше чем концентрация   в ppm в предусмотренном алмазном материале, после чего проводят отжиг облученного алмазного материала для формирования цепочек вакансий из, по меньшей мере, некоторых из введенных изолированных вакансий, при температуре, по меньшей мере, 700°С и самое большее 900°С в течение периода, по меньшей мере, 2 часа, при этом стадии облучения и отжига снижают концентрацию изолированных вакансий в алмазном материале, за счет чего концентрация изолированных вакансий в облученном и отожженном алмазном материале составляет <0,3 ppm. В процессе такой обработки алмазы приобретают фантазийно оранжевый цвет.

 

9.RU 2130823

Режущий инструмент представляет собой корпус, снабженный покрытием, состоящим из одного или нескольких термостойких слоев, по крайне мере одним из которых является слой оксида алюминия в альфа-фазе, текстурованный в направлении (110). Слой оксида алюминия, полностью свободный от трещин охлаждения, включает пластинчатые зерна, имеющие длину от 2 до 8 мкм и отношение длины к ширине зерна от 1 до 10. Резцы, снабженные покрытием, обладают повышенным сроком службы при обработке деталей из стали и чугуна.

 

10.RU 2497978

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к нанесению покрытий из порошковых материалов посредством послойного лазерного спекания. Может использоваться для упрочнения изношенных рабочих поверхностей стальных изделий, например участков вала, расположенных в зонах подшипников. На рабочей поверхности изделия формируют покрытие посредством последовательно послойного нанесения жидкоподвижной порошковой суспензии на поверхность обрабатываемой части изделия и сканирования ее лазерным лучом. В камеру установки для сканирования через сальник вводят часть изделия для формирования на ней покрытия. Заливают суспензию в камеру до погружения изделия в нее на 2/3-3/4 диаметра. Посредством автоматического управления с помощью привода изделия поворачивают так, что покрытая суспензией краевая полоса оказывается в верхней части в зоне лазерного излучения. Сканируют первую полосу в продольном относительно изделия направлении, затем выполняют поворот на ширину полосы с учетом перекрытия полос и сканируют вторую полосу в обратном направлении и далее до достижения намеченной толщины покрытия. Суспензию используют следующего состава в мас.%: углеродосодержащий жидкий материал (С7Н14, CCLI4 ) - 30-50; медь порошкообразная с дисперсностью частиц 0,5-1,5 мкм - 0,8-3; графитовый порошок - 0,4-0,6; карбонильное железо порошок марки Р-100 с дисперсностью 50-800 нм - остальное. Частицы с дисперсностью 50-300 нм составляют не менее 50%. Обеспечивается повышение износостойкости подшипниковой зоны изделия.

 

11.RU 2529141

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению сверхтвердых композиционных материалов. Может использоваться для изготовления лезвийных инструментов, работающих в условиях непрерывного и прерывистого резания закаленных сталей, чугунов, твердых сплавов и других труднообрабатываемых материалов. Твердосплавную шихту размещают в пресс-форме и после проведения процесса прессования получают подложку. Предварительное спекание проводят при температуре 1150°C для получения подложки с плотностью менее 100%. Спеченную подложку помещают в установку для нанесения покрытия из титана или нитрида титана толщиной 3-5 мкм. На поверхности подложки с покрытием размещают переходный слой из материала подложки и материала режущего слоя, в соотношении 1:1, при этом размеры зерен переходного слоя из смеси порошков в три раза превосходят размеры зерен исходного материала подложки. После этого на поверхность переходного слоя размещают порошок материала режущего слоя и спекают в камере высокого давления.

 

 

12.RU 2389833

Изобретение относится к технологии получения сверхпрочного монокристалла алмаза, выращенного с помощью индуцированного микроволновой плазмой химического осаждения из газовой фазы. Способ включает размещение кристаллического зародыша алмаза в теплопоглощающем держателе, сделанном из вещества, обладающего высокой точкой плавления и высокой теплопроводностью, чтобы минимизировать температурные градиенты в направлении от края до края поверхности роста алмаза, управление температурой поверхности роста алмаза так, чтобы температура растущих кристаллов алмаза находилась в диапазоне примерно 1050-1200°С, выращивание монокристалла алмаза с помощью индуцированного микроволновой плазмой химического осаждения из газовой фазы на поверхности роста алмаза в камере осаждения, в которой атмосфера характеризуется соотношением азота к метану примерно 4% N2/CH4, и проведение отжига монокристалла алмаза таким образом, что отожженный монокристалл алмаза имеет прочность, по меньшей мере, примерно 30 МПа м1/2.

 

 

13.US 5,852,341

An ultrasmooth diamond film has a thickness greater than about ten microns and an average grain size less than about 0.5 micron. The ultrasmooth diamond film of the present invention is grown using ordinary microwave plasma CVD methods, with a metal vapor source included in the reactor to produce vapor during the growth of the film. The metal vapor source may be chosen from the first row transition elements, chromium, iron, cobalt, and nickel, or from the lanthanides praseodymium, europium, or erbium. Any metal capable of existing in the vapor phase in the presence of the hydrogen plasma, will cause formation of the ultrasmooth film of the present invention

 

 

 

14.US 6,204,595

An electron emitter comprising a textured silicon wafer overcoated with a thin (200 .ANG.) layer of nitrogen-doped, amorphous-diamond (a:D-N), which lowers the field below 20 volts/micrometer have been demonstrated using this emitter compared to uncoated or diamond coated emitters wherein the emission is at fields of nearly 60 volts/micrometer. The silicon/nitrogen-doped, amorphous-diamond (Si/a:D-N) emitter may be produced by overcoating a textured silicon wafer with amorphous-diamond (a:D) in a nitrogen atmosphere using a filtered cathodic-arc system. The enhanced performance of the Si/a:D-N emitter lowers the voltages required to the point where field-emission displays are practical. Thus, this emitter can be used, for example, in flat-panel emission displays (FEDs), and cold-cathode vacuum electronics.

 

15.US 5,571,616

An ultrasmooth diamond film has a thickness greater than about ten microns and an average grain size less than about 0.5 micron. The ultrasmooth diamond film of the present invention is grown using ordinary microwave plasma CVD methods, with a metal vapor source included in the reactor to produce vapor during the growth of the film. The metal vapor source may be chosen from the first row transition elements, chromium, iron, cobalt, and nickel, or from the lanthanides praseodymium, europeum, or erbium. Any metal capable of existing in the vapor phase in the presence of the hydrogen plasma, will cause formation of the ultrasmooth film of the present invention.

 

16.US 5,571,615 

 
An ultrasmooth-diamond film has a thickness greater than about ten microns and an average grain size less than about 0.5 micron. The ultrasmooth diamond film of the present invention is grown using ordinary microwave plasma CVD methods, with a metal vapor source included in the reactor to produce vapor during the growth of the film. The metal vapor source may be chosen from the first row transition elements, chromium, iron, cobalt, and nickel, or from the lanthanides praseodymium, europeum, or erbium. Any metal capable of existing in the vapor phase in the presence of the hydrogen plasma, will cause formation of the ultrasmooth film of the present invention.

 

 
                                                    17.US 5,273,788

 
A layer of a hydrocarbon molecule is applied to a substrate by the Langmuir-Blodgett technique, and the surface is irradiated with a laser to decompose the layer of molecules at the surface without influencing the substrate. After decomposition the carbon atoms rearrange on the surface of the substrate to form a DLC film. The method of the invention may also be used to form other film, using a suitable molecule to produce the LB layer before irradiation.

 

 
18.US 6,447,843

 
A method is set forth for making a diamond film coated wear part, including the following steps: providing a part; depositing a first layer of polycrystalline diamond film on the part with non-{100} crystallographic faceting; and depositing on the first layer a second layer of polycrystalline diamond film having {100} crystallographic faceting, the second layer having a thickness sufficient to overgrow the roughness of said surface of said first layer with a continuous film.

 

19.US 5,204,210

 
A method of forming a patterned, poly-crystalline diamond film on a substrate is disclosed. First, a photoresist layer is applied to a substrate. A diamond powder layer is formed on the photoresist layer either through spray-coating, dip-coating, spin-coating using a diamond-powder suspension, and the like. The photoresist layer is exposed to electromagnetic radiation through a mask either before or after the diamond powder layer is applied. Then, the photoresist layer is developed, after which the substrate is heated causing the photoresist layer to carbonize. The substrate is exposed to a mixture of hydrogen-containing and carbon-containing gases which are decomposed in a processing apparatus. Hydrogen in this gas mixture etches away at the carbonized photoresist layer leaving behind the patterned diamond powder layer. Carbon in these carbon-containing gases combines with the diamond particles in the diamond powder layer to form diamond structures on the substrate.

 

20. US 5,270,077

 
A chemical vapor deposition method for producing a flat diamond film substantially free of cracks by forming the diamond film on the surface of a substrate having a convex growth surface wherein the radius of curvature is matched with the tensile stress within the diamond coating produced to compensate for distortion when the film is separated from the substrate.

 

 
21. US 8,597,732

 
A method comprising: supplying a gas whose water concentration has been controlled to become smaller than 1 PPB, whose oxygen partial pressure has been controlled to become lower than 10.sup.-21 atm by a water/oxygen molecule discharging apparatus into the interior of a reaction chamber and carrying out a dehydration/deoxidation process in the interior of said reaction chamber so as to control water vapor partial pressure to become lower than 10.sup.-10 atm; depositing a metal film on a substrate by supplying a carrier gas or a plasma excitation gas whose water concentration has been controlled to become smaller than 1 PPB, whose oxygen partial pressure has been controlled to become lower than 10.sup.-21 atm into the interior of said reaction chamber; forming an insulating film on the wafer by oxidizing the metal film in a low-oxygen atmosphere whose oxygen partial pressure has been controlled to become lower than 10.sup.-20 atm.