Details

Работа посвящена анализу влияния высоты держателя HPHT подложки на радиальный профиль осаждения алмаза методом плазмохимического осаждения из газовой фазы. Рассмотрены режимы работы реактора на частоте 2.45 ГГц в диапазоне мощностей 2 - 5 кВт, давлений 100 - 200 Тор в смеси 5% CH4/H2. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Сопоставление результатов работы используемой модели осаждения алмаза с литературными данными [3] на примере реактора с относительно простой геометрией. 2. Исследование влияния высоты подложки (5–15 мм) на пространственное распределение электрического поля, концентрацию электронов, тепловыделение и мольную долю радикалов. 3. Определение оптимальных параметров процесса (высота подложки, давление, мощность), обеспечивающих однородность осаждения алмазного покрытия на затравке диаметром 24 мм.  Работа проведена с применением вычислительных средств и ресурсов компании ООО «Софт-Импакт». В результате продемонстрирована согласованность результатов работы используемой модели с литературными данными, определена чувствительность профиля осаждения алмаза к изменениям геометрии реактора и ростовых условий, а также выявлены тенденции, которые позволят увеличить скорость осаждения и улучшить однородность процесса по всей площади затравки.

The work is devoted to analyzing the influence of the HPHT substrate holder height on the radial deposition profile of diamond using the chemical vapor deposition (CVD) method. The study examines the operating modes of a reactor at a frequency of 2.45 GHz in the power range of 2–5 kW, pressures of 100–200 Torr, and a gas mixture of 5% CH₄/H₂. The research objectives were as follows: 1. Comparison of the results obtained from the applied diamond deposition model with literature data [3] using a reactor with a relatively simple geometry. 2. Investigation of the influence of substrate height (5–15 mm) on the spatial distribution of the electric field, electron concentration, heat generation, and mole fraction of radicals. 3 Determination of optimal process parameters (substrate height, pressure, power) ensuring uniform diamond coating deposition on a 24 mm diameter seed crystal. The work was carried out with the use of computing facilities and resources of «Soft-Impact». The results demonstrate good agreement between the model predictions and literature data, the sensitivity of the diamond deposition profile to changes in reactor geometry and growth conditions was determined, additionally, trends were identified that could enhance deposition rates and improve process uniformity across the entire seed crystal surface.

• 1. Введение
  • 1.1. Актуальность исследования процессов роста алмаза
  • 1.2. Цели и задачи работы
• 2. Технология MPCVD: Физико-химические основы
  • 2.1. Принципы плазмохимического осаждения из газовой фазы
  • 2.2. Объемная химия и кинетика роста
• 3. Математическое моделирование MPCVD
  • 3.1. Математическая модель
  • 3.5. Валидация математической модели
  • 3.6. Упрощенная модель установки для валидации и расчетная сетка
  • 3.8. Сравнение результатов и их анализ
• 4. Влияние высоты держателя на однородность роста алмаза
  • 4.1. Упрощенная модель промышленного реактора и расчетная сетка
  • 4.2. Анализ влияния высоты подложки на объемные распределения
  • 4.3. Поток CH3 на подложку и скорость роста алмаза
  • 4.4. Тенденции по скорости роста алмаза
  • 4.5. Условия высокого давления и мощности
• 5. Заключение
• 6. Список литературы