27.09.2023
Логотип ИОФ РАН голубой
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.
СВЧ-реактор ARDIS-300 используется для разработки технологий синтеза и обработки новых углеродных материалов, для применений в фотонике и электронике, а именно:
  1. Выращивание монокристаллов алмаза оптического и электронного качества для создания детекторов ионизирующего излучения, Рамановских лазеров, алмазных подложек для СВЧ транзисторов и других приборов СВЧ электроники. 
  2. 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.
  3. Синтез композиционных материалов на основе алмаза с редкоземельными элементами для люминесцентных экранов - мониторов рентгеновского излучения. 
  4. 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.
  5. Синтез легированных люминесцентных алмазных наночастиц для применений в квантовых оптических информационных технологиях и оптических биомаркерах.
  6. Синтез углеродных нанотрубок, графена. Создание фотостабильных легкорастворимых люминесцирующих наноструктур на основе углерода.
  7. 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.


Другие записи