ИОФ РАН
27.09.2023
Плазмохимический СВЧ реактор Ардис 300
В рамках Национального проекта "Наука" по обновлению приборной базы Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН в отдел светоиндуцированных поверхностных явлений Центра естественно-научных исследований ИОФ РАН (ОСПЯ ЦЕНИ ИОФ РАН) был закуплен плазмохимический реактор ARDIS-300 (разработка ООО "Оптосистемы"), предназначенный для синтеза углеродных материалов, включая алмаз, карбид кремния, графен, углеродные нанотрубки, путем осаждения из СВЧ плазмы в смесях водород-метан, а также в более сложных многокомпонентных газовых смесях. Уникальная конструкция реактора позволяет проводить процесс синтеза при очень высоких давлениях – до 650 Торр, что намного превышает рабочие давления (100 - 300 Торр) как в лабораторных, так и в коммерческих ростовых установках, имеющихся в мире. Это делает возможным, в частности, достижение беспрецедентно высоких скоростей осаждения поликристаллических пленок и монокристаллов алмаза высокого качества.
Краткие технические характеристики реактора:
- Рабочая частота 2,45 ГГц;
- СВЧ-мощность до 6 кВт;
- Вакуум 10 -6 Torr (дифференциальное вакуумное уплотнение крышки реактора);
- 5 газовых линий для ввода многокомпонентных газовых смесей;
- 6 смотровых окон для визуального наблюдения и применения различных методик in-situ контроля процесса синтеза: измерение температуры образца, запись спектров оптической эмиссии из плазмы, контроль толщины и скорости роста эпитаксиальных алмазных слоев методом низко когерентной интерферометрии и т.д.
- Выращивание монокристаллов алмаза оптического и электронного качества для создания детекторов ионизирующего излучения, Рамановских лазеров, алмазных подложек для СВЧ транзисторов и других приборов СВЧ электроники.
- Получение эпитаксиальных пленок алмаза, легированных азотом, кремнием, германием, и другими примесями, создающими центры окраски, для применений в качестве эмиттеров одиночных фотонов для квантовых оптических информационных технологий.
- Синтез композиционных материалов на основе алмаза с редкоземельными элементами для люминесцентных экранов - мониторов рентгеновского излучения.
- Выращивание пленок карбида кремния и композитов "алмаз-карбид кремния" для создания полупроводниковых приборов и адгезионно-прочных буферных слоев в системах "твердый сплав-алмаз" в сверхтвердом инструменте.
- Синтез легированных люминесцентных алмазных наночастиц для применений в квантовых оптических информационных технологиях и оптических биомаркерах.
- Синтез углеродных нанотрубок, графена. Создание фотостабильных легкорастворимых люминесцирующих наноструктур на основе углерода.
- Выращивание крупногабаритных поликристаллических алмазных пластин для оптических применений, для создания дифракционных оптических элементов, рентгеновских линз, окон для мощного излучения терагерцового, СВЧ и миллиметрового диапазонов длин волн.
О плазмохимическом СВЧ реакторе Ардис 300 рассказывает старший научный сотрудник ОСПЯ ЦЕНИ ИОФ РАН кандидат физико-математических наук Андрей Петрович Большаков.
Видеоматериал подготовлен А.П. Большаковым, Е.Э. Дунаевой.