Depozice mikro- a nano-krystalických diamantových vrstev v mikrovlnném plazmovém reaktoru

Mgr. Zdeněk Frgala, Ph.D.

Doctoral thesis

Deposition of micro- and nano-crystalline diamond films in microwave plasma reactor

Anotácia:

V této práci jsem se zaměřil na prohloubení výzkumu, započtého v rámci mého magisterského studia a popsaného v mé diplomové práci. Kapitoly 1 a 3 popisují fyzikální a chemické vlastnosti diamantu, různé historické metody jeho syntézy a detailní popis metody chemického napařování (CVD). Kapitola 4 obsahuje přehled nejpoužívanějších diagnostických metod pro zkoumání morfologie diamantových vrstev a jejich strukturálních vlastností jako je čistota diamontové fáze, atd. Tato kapitola také obsahuje popis metody diagnostiky plazmatu – optickou emisní spektroskopii (OES). OES diagnostika je podrobněji rozebrána v kapitole 5, kde je také popsáno měření různých teplot plazmatu. Kapitola 6 popisuje použité experimentální uspořádání. Kapitola 7 je shrnutím dosažených výsledků depozice diamantových vrstev. Tato kapitola je rozdělena na několik podkapitol podle použité plynné směsi. Závěrečná kapitola 8 přináší výsledky diagnostiky plazmatu. To znamená monitorování různých komponent plazmatu v závislosti na použitých depozičních podmínkách a měření teplot plazmatu.

Abstract:

In this work, I have focused on deepening of research started during my master study and described in my diploma thesis. Chapters 1 to 3 describe physical and chemical properties of diamond, different historical methods for creation of synthetic diamond and description of chemical vapor deposition (CVD) method more detailed. Chapter 4 brings list of commonly used diagnostics methods for investigation of diamond films morphology and structural properties such as diamond phase purity etc. In addition, this chapter also contains description of plasma diagnostics method – optical emission spectroscopy (OES). OES diagnostic is subject of interest in Chapter 5 where measuring of different plasma temperatures is described. Chapter 6 shows the experimental tools used in this work. Chapter 7 is summarization of diamond depositions results. This chapter is splitted into several subchapters in accordance with different gas mixtures used. Finally, Chapter 8 deals with results of plasma diagnostics. This means monitoring of plasma components with changing of deposition conditions and measuring of plasma temperatures.

Keywords

Diamant, mikrovlny, plazma, depozice, CVD, ASTeX, OES, SEM, Ramanovská spektroskopie, Diamond, microwaves, plasma, deposition, Raman spectroscopy

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 9. 2007

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 20. 9. 2007
• Vedúci: prof. RNDr. Jan Janča, DrSc.
• Oponent: RNDr. Jiří Buršík, DSc., prof. RNDr. Pavol Veis, DrSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / odbor:
Physics / Plasma Physics