Синтез углеродистых пленок в неизотермической плазме на подложках различных типов
Диссертация
Принадлежность пленки к той или иной группе определяется в основном энергией, приобретаемой в плазме атомами и углеводородными радикалами, а также ионами углерода. Чем больше выделяется энергии в зоне разряда, тем выше плотность и твердость пленки и тем меньше в углеродистой пленке водорода. Углеродистые пленки, полученные в плазме, обладают целым рядом уникальных свойств: высокой твердостью… Читать ещё >
Содержание
- 1. Механизм процесса полимеризации углеводородов
- 1. 1. Процесс ступенчатой полимеризации
- 1. 2. Процесс цепной полимеризации
- 1. 3. Процесс полимеризации присоединением
- 1. 4. Процесс свободнорадикальной полимеризации
- 1. 5. Процесс ионной полимеризации
- 1. 6. Зависимость механизма полимеризации от типа углеводородного мономера
- 1. 7. Процесс радиационной полимеризации
- 1. 8. Пиролиз углеводородов
- 1. 9. Полимеризация парилена
- 2. Основные свойства неравновесной плазмы тлеющего разряда и процессы полимеризации в неравновесной плазме
- 2. 1. Способы создания и характеристики неравновесной плазмы
- 2. 1. 1. Тлеющий разряд постоянного тока
- 2. 2. Факторы, определяющие кинетику плазмохимического взаимодействия
- 2. 3. Полимеризация углеводородов в неравновесной плазме
- 2. 3. 1. Механизм процесса полимеризации в неравновесной плазме
- 2. 3. 2. Влияние природы мономера на механизм процесса полимеризации
- 2. 3. 3. Зависимость состава полимеров, полученных в разряде, от исходного состава газовой фазы
- 2. 4. Влияние и связь основных параметров разряда на процесс полимеризации
- 2. 5. Кинетика полимеризации ацетилена
- 2. 1. Способы создания и характеристики неравновесной плазмы
- 3. Структура поверхности подложек
- 3. 1. Кристаллическая структура металлической подложки
- 3. 1. 1. Электронная структура металлической подложки
- 3. 1. 2. Структура металлической подложки и ее изменение в процессе адсорбции
- 3. 2. Структура природных полимеров
- 3. 2. 1. Кристаллическая структура целлюлозы
- 3. 3. Искусственные полимеры
- 3. 3. 1. Структура искусственных полимеров
- 3. 1. Кристаллическая структура металлической подложки
- 4. 1. Методика проведения экспериментов
- 4. 1. 1. Описание экспериментальной установки
- 4. 1. 2. Описание работы на установке. Схема установки
- 4. 2. Проведение исследований
- 4. 2. 1. Методика проведения эксперимента
- 4. 2. 2. Методика проведения ИК-спектроскопического анализа
- 4. 2. 3. Методика проведения рентгенофазового анализа
- 4. 2. 4. Методика проведения анализа с помощью растровой электронной микроскопии
- 4. 2. 5. Исследование пористой структуры полимерного покрытия на древесине
- 4. 2. 6. Исследование относительной поверхностной прочности полимерного покрытия на древесине
- 4. 2. 7. Исследование акустических свойств образцов древесины до и после плазменной обработки
- 4. 2. 8. Методика измерения угла смачивания
- 6. 1. Подложки из природных полимеров
- 6. 1. 1. Результаты измерения пористости еловой древесины до и после осаждения полимерной пленки
- 6. 1. 2. Результаты исследования относительной поверхностной прочности древесины
- 6. 1. 3. Исследование гидрофильности и угла смачивания органическими жидкостями плазмохимического полимерного покрытия на еловой древесине
- 6. 1. 4. Изучение морфологии карбенового покрытия на косых срезах еловой древесины
- 6. 1. 5. Результат исследования акустических свойств древесины до и после нанесения карбенового покрытия
- 6. 1. 6. Результаты исследования ИК-спектра карбенового покрытия на подложке природного полимера
- 6. 1. 7. результаты рентгенофазового анализа полученных карбеновых пленок
- 6. 1. 8. Оценка скорости роста карбеновой пленки на подложках из природного полимера
- 6. 2. Подложки из искусственных полимеров
- 6. 2. 1. Изучение морфологии карбенового покрытия на подложках из искусственных полимеров
- 6. 2. 2. Оценка скорости роста карбеновой пленки на подложках из искусственных полимеров
- 6. 2. 3. Результаты исследования ИК-спектра карбенового покрытия на искусственных полимерах
- 6. 3. Металлические подложки
- 6. 3. 1. Изучение морфологии карбенового покрытия на металлических подложках
- 6. 3. 2. Оценка скорости роста карбена на металлической подложке
- 6. 3. 3. Результаты исследования ИК-спектров карбена на металлической подложке
- 6. 3. 4. Исследование диэлектрических свойств карбеновых покрытий
Список литературы
- Ясуда X. Полимеризация в плазме.- М.: Мир, 1988- 376 с.
- Ткачук Б. В. Колотыркин В.М. Получение тонких полимерных пленок из газовой фазы,— М.: Химия, 1977- 214 с.
- Koidi P. Plasma deposition properties and structures of amorphous hydrogenated carbon films. // Material Sciense Forum, 1989.- v. 52−53.-p. 41−69.
- Angus j. Categorisation of dense hydrocarbons films.// Les Editions de Physigue.- 1987.-v. 17.- p. 179−187.
- Patent 5 695 832, ISI Foil 001/14, № 464 545. Filed 21.04.97.US Class 123/668. Carbonaceous deposit-resistent coating for engine components. / Potter T.J. Zhang Xia, Vassel W. Ridley M. R. Hetrick R.E.- p. 27.
- US Patent 5 055 421, ISI H01L021/00 № 458 716, US Class 437/101 Method for the plasma deposition of hydrogenated, amorphous carbonusing predetermine retention times of gaseos hydrocarbons./ Birkle S. Kamermeier J. Schulte R. Winnacker A. Rittmayer G.-15 p.
- Ерузин A.A., Гавриленко И. Б., Удалов Ю. П. Поверхностная полимеризация ацетилена в плазме тлеющего разряда постоянного тока на древесине // ФХОМ.-1999.-№ 6.-с. 36−41.
- Ерузин А. А. Гавриленко И.Б. Удалов Ю. П. Полимеризация ацетилена в плазме тлеющего разряда постоянного тока на различных подложках // ФХОМ.- 1999.- № 1.- с.41−43.
- Сурис А. Л. Плазмохимические процессы и аппараты.- М.: Химия, 1989.- 304 с.
- Будаенко Л. Г. Кузьмин М.Г. Полак Л. С. Химия высоких энергий.-М.: Химия, 1988.-368 с.
- Словецкий Д.И. Механизм реакций в неравновесной плазме.- М.: Наука, 1980.- 310 с.
- Бабад-Захряпин А. А. Кузнецов К. Д. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде.- М.: Атомиздат, 1975, — 175 с.
- Крапивина С. А. Горбачев И.В. Об обработке некоторых полимерных материалов в низкотемпературной плазме. // Химическая электротермия и плазмохимия.-Л.:Изд-во ЛТИ им. Ленсовета, 1989.-е. 115−121.
- Иванов Ю. А. и др. Кинетика плазмохимической полимеризации легких (С1-С2) углеводородов в тлеющем разряде пониженного давления. //Хим. Выс. Энерг.- 1990.-t.24.- № 6.- с. 541−545.
- Ерузин А.А., Афанасьев В. Н., Гавриленко И. Б., Удалов Ю. П. Получение и свойства углеродистых пленок, полученных с помощью дугового разряда на полом катоде // ФХОМ.- 2003.-№ 4.-с.28−30.
- Мухина Т.Н. Барабанова H.J1. Пиролиз углеводородного сырья.-М.: Химия, 1987. -287с.
- Кокурин А. Д. Пиролиз циклических углеводородов // Прикл. Хим.-1966.-т. 10. № 5. -с.36 -37.
- Н. Yasuda. Т. HSU. New dielectric material // J. Polym. Sci. Chem. Ed.-1978.- v. 16.-p. 415
- Lentz R.I. Organic Chemistry of synthetic High Polymers. -Wiley, N.Y.-1967.-p 214.
- H. Kobayashi, A.T. Bell, M. Shen. Thin solids propertys // J.Macromol. Sci., Chem.-1974.- v. 7.- p. 277
- Сакорынский К.И., Панина Л. И. Полимерные сорбенты для молекулярной хроматографии. М.: Наука, 1977.-166 с.
- Н. Yasuda, J. Reaction under plasma condition // J. Macromol. Sci. Chem.- 1976.- v10.- p. 383
- H. Yasuda, Н. S. Marsh, M. О., М. О. Bumgarner, N. Morosoff. Radiation chemistry of polymers // J. Appl. Polym. Sci. Chem.- 1975.-v.19.- p. 2845
- T. Hyrotsu, H. Yasuda. Reaction under plasma condition // J. Polym. Sci. Chem. Ed.-1977.-v. 15.- p. 1195
- H. Kobayashi, A.T. Bell, M. Shen. Gas discharge // J.Macromol. Sci. Chem.- 1974.- v. 7.- p. 277
- T. Hyrotsu, H. Yasuda. Plasma chemistry in electrical discharges // J. Polym. Chem. Ed.-1978.- v. 16.- p. 2587
- Yasuda H., T. Hyrotsu. Distribution of polymer deposition in plasma polymerization //J. Polym. Chem. Ed.- 1978,-v. 16.- p. 743
- A. R. Westwood. Plasma deposited thin films // J. Polym. Chem. Ed.-1971,-v. 3.- p. 103
- H. Yasuda. Glow discharge polymerization // Polym. Chem. Ed.-1979.-v. 3.-p.103
- Lamaze С. E. Amorphous carbon films prepared by glow discharge from acttylene // J. Appl. Polym. Sci. -V.15.- p.2277
- N. Inagakt Improving the inner surface of polymer tubes by subjecting to glow discharge // J. Appl. Polym. Sci.-1981.- v. 26.-p. 3425
- ИК-спекгроскопия в неорганической технологии. Зинюк Р. Ю., Балыков А. Г., Гавриленко И. Б., Шевякова A. M.-J1: Химия, 1983.-158с.
- СмитА. Прикладная ИК-Спектроскопия.- М.: Мир, 1982.- 328 с.
- Плаченов Т. Г. Колосенцев С. Д. Порометрия.- Л.: Химия, 1988.176 с.
- Уголев Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения.- М.: Лесная промышленность, 1986.-520 с.
- R. G. Lentz. Organic Chemystry of Synthetic High Polymers.- Wiley, New York.-1967-p.348.
- P. G. Flory. Prynciples of Polymer Chemystry // Cornel Univ, Ithaca New York, -1953.-p.458−473
- J. H. Hollahan. A.T. Bell. Technigues and application of plasma chemistry. -Willey, New York,-1967.-p.324
- F. W. Billmeyer. Same property of the gas discharge //Textbook of Polymer Science. -2 nd ed., Willey, New York, -1971.-p.254−259
- Велихов Е. П. Ковалев A.C., Рахимов A.T. Физические явления в газоразрядной плазме.- М.: Наука, 1987.- с. 26.
- Крапивина С. А. Плазмохимические технологические параметры. -Л.: Химия, 1981.- с. 46−53
- Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда.-М.: Госатомиздат, 1961.-е. 272−280
- Крапивина С. А. Низкотемпературная газоразрядная плазма и ее применение в технологических процессах.- Учеб. Пособ.-Л.: ЛТИ им Ленсовета, 1987.- 79 с.
- Кокурин А. Д. Процессы горения в химической технологии и металлургии.- Черноголовка.: Изд. А.Н. СССР, 1975.- 217 с.
- Еремин Е.Н. Основы химической кинетики.- М.: Высшая школа, 1976.- 276 с.
- A. Chapiro. Radiation Chemistry of Polymers.-Willey, New York, -1964.
- H. Melville, G. Govenlock. Experimental method in gas reaction.-Macmillian, London.-1964.-p. 234
- Виноградов Г. К. Плазменная полимеризация, обзор // Химия высоких энергий.-1986.- № 3.-с. 195−213.
- Установка ННВ 6,6 И1. Эксплутационная документация. ИЕВГ. 681 311 001, т.2,-1986.
- Зубехин А. П. Страхов В.И., Чеховский В. Г. Физико-химические методы исследования не металлических и силикатных материалов. -Учеб. Пособ.- СПб.: Синтез, 1995, — 202 с.
- Meming R. Tolle Н. J. Properties of polymeriec laxers of hydrogenated amorphous carbon produced by a plasma chemycal vapour deposition process 2, tribological and mecanical properties. // Thin Solid Film.- 1986.-V. 43.-p. 31−41
- Электрические свойства стекла. / Петровская М. Л., Страхов И. Л.: изд. ЛТИ им Ленсовета, 1987.- 37 с.
- А. К. Болдырев, В. И. Михеев, Дубинина М. Л. Таблица межплоскостных расстояний d/n для железного, медного, и молибденового антикатодов.-- Металлургиздат, 1950.- 274 с.
- Гиллер Р. Л. Таблицы межплоскостных расстояний, т. 2. Межплоскостные расстояния для медного анода.- М.: Недра, 1966.315 с.
- X-ray diffraction date cards, USA. ASTM.
- Михеев В. И. Рентгенометрический определитель минералов. -Мосгосиздат, 1957.- 580 с.
- Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов.- М.: Физматгиз, 1961.- 595 с.
- Соловьева О. Н. Костржитцкий А. Н. Об адсорбционной и адгезионной активности оксида, модифицированного в тлеющем разряде // Физика и химия обработки материалов.- 1990.- № 2.- с. 6064.
- Ройх И. Л. Жаров В. А., Горелова О. Н. Особенности адгезии вакуумноосажденных слоев к стеклу и ситаллу, обработанных тлеющим разрядом // Электр. Обраб. Матер.-1976.- № 5.- с. 31−34.
- Aoki Y. Aoyama S. Vetake H. Substrate serfase cleaning by low-energy ion bombardement for higt guality thin film formation. // J. Vac. Sci. Technology.-1993.- v.2.- p.2
- Журавлев Б. И. Технологический источник ионов // ПТЭ.-1983.-№ 3.- с. 215−219.
- Стогний Б. И., Демченко А. И. Источник ионов реактивных газов // ПТЭ.- 1990.- № 5.- с. 42−44.
- Рязанцев С. С. Гавриленко И. Б., Удалов Ю. П. Использование эффекта полого катода для подготовки диэлектрических подложек перед напылением //Ж. Физика и химия обр. матер. 1996.-№ 4.-с.42−43.
- Велихов Е.П., Ковалев А. С., Рахимов А. Т. Физические явления в газоразрядной плазме.- М.: Наука, 1987.- с. 26.
- Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы.-Л. Химия, 1981.- с.46−53.
- Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда.-Госатомиздат, 1961.-с.272−280.
- Еремин Е.Н. Элементы газовой электрохимии.-М.: Изд-во московского ун-та, 1968.- с.29−50.
- Guo Т., Scuseria G. Е. Intermolecular interactions in Fullerites. // Chem. Phys. Lett. -1992.- v.259.- p.527−258.
- Камочкина Е.Б. Низкотемпературное электроразрядное окисление углеродистой составляющей сырья и продуктов химической электротермии. Дисс. на к.т.н., Л, 1986.
- Kay E., Coburn I., Dilks A. Departure from LTF in a recombination oxygen plasmas under low densities. // Topics in Current chemistry.-1981.-N 1.- p. 1−10.
- Hollahan J.R. Application of low-temperature plasmas to chemical and physical analysis. Techniques and application of plasma chemistry. Interscience Publication, New York, London, Sidney, Toronto.- 1974.-p.229−253.
- Бабад-Захряпин А. А., Кузнецов Г. Д. Химико-термическая обработка в тлеющем разряде.- М.: Атомиздат, 1975.- с.90−97.
- Светцов В.И., Чеснокова Т. А. Травление арсенида галлия в водородном разряде // Физика и химия обработки материалов.-1985.- № 4.- с. 135−136.
- Саидов М.С., Кадыров М. А., Шамуратов Х. А. Водородное травление поверхности карбида кремния // Физика и химия обработки материалов, — 1985.- № 4.- с. 136−138.
- Кондратьев В.Н., Никитин Е. Е. Кинетика и механизм газофазных реакций.- М.: Наука, 1975. 758 с.
- Morse P.M. Excitation of molecular rotation-vibration by electron impact. // Phys. Rev.-1953.- v.90.- N1.- p.51−53.
- Елецкий A.B., Назарян A.O., Смирнов Б. М. Баланс энергии электронов в разряде молекулярного кислорода // Теплофизика высоких температур-1983.- № 2.- с.385−387.
- Хворостовская Л.Э. Исследование процессов с участием нормальных и метастабильных атомов кислорода в тлеющем разряде. Автореф. дисс. на соиск. канд. физ-мат наук. -Л.: ЛГУ, 1972.-21 с.
- Сергеев П.А., Словецкий Д. И. Колебательное возбуждение и диссоциация молекул N2, Н2, 02 в неравновесной плазме // Тез. докл. 3-го Всес. симп. по плазмохимии. «Плазмохимия -79».- М., 1979.- с. 132−136.
- Крапивина С.А. Высокочастотный тлеющий разряд и его активационное действие // М.У., Л.: 1987.- с.16−20.
- Holland L., Ojha S.M. The effect of a carrier on the residence time of atoms in arc discharge plasma. // Vacuum, 1976.- v.26.- N6.- p.223−235.
- Holland L., Ojha S.M. Dissociation of molecules in plasma and gas: the energy. //Vacuum.-1976.- v.26.- N2.- p.63−61.
- Holland L. On the coupling of electron and vibrations energy distribution in H2, N2 and CO. // J. Vac. Sci. Technol.- 1977.- v.14.- N1.-p.5−12.
- Gleit C.E., Holland W.D. A study of reaction mechanism of methan in a radiofrequency glow discharge plasma. // Ann. Chem.- 1962.- v.34.-p. 1454−1457.
- Мак-Таггарт Ф. Плазмохимические реакции в электрических разрядах.- М.: Атомиздат, 1972.-264 с.
- Carter R.L., Greening W.J. Chemical reaction in the glow discharge plasma // American Nuclear Society, Nuclear Eng. And Congress.-1955.-p.1141−1149.
- Gleit C.E. Gas-phase free radical reaction in the glow-discharge plasma. //Adv. Chem. Ser.- 1969.- N80.- p.232−234.
- Jones S.S., Woodruif E.M. Plasma reactions of nitrogen/oxygen carriers. //J. Carbon.-1971.- v.9.- p.259−264.
- Guelbransen E.A., Andrew K.F. Thermodynamic properties of the graphite. // Ind. Eng. Chem.- 1952, — v.44.- N10.- p. 1034−1037.
- E. Kay, Invited Pap. Int. Round Table Polym. Treat, IUPAC Symp.
- A. Dilks, E. Kay. Plasma diagnostics of polymerizing gaseous hydrocarbons// J.Macromol. Sci. Chem.-1979.- v. 108.- p. 195
- M. Bumgarner, J. J. Hillman, H. Yasuda J. The effect of Hydrogen of the plasma polemerization //Appl. Polym. Sci.-1975.- v. 19.- p. 531
- Yasuda H. Glow Discharge Polymerization // J. Appl. Polym. Sci. -1981.-v. 16.- p. 199−293.
- T. Shu, H. Yasuda. Some aspects of plasma polymerization hydrogenated carbon composition // J. Polym. Chem. Ed. -1978.- v. 16.-p. 415−425.
- H. Yasuda Critical evaluation of conditions of plasma polymerization // J. Macromol. Sci. Chem.Ed. -1981.- v. 16.- p. 199.
- A. R. Westwood. Hydrogenated carbon composition // Eur. Polym. Sci.- 1979.-v. 3.- p. 103.
- A. R. Westwood. A review of recent advances in plasma engineering // Eur. Polym. Sci.-1971.- v. 7.-p. 363
- В. Романовский. Физико-химия твердого тела.- М.: Химия, 1972.- 117 с.
- Mott N.F. Jones Н. Theory of the Properties of metals and alloys.-Oxford Univ. Press.-1936.-p.223
- Goodennougt J.B. Magnetism an the chemical bond.- J. Wiley, New York, 1963.-p. 143
- Ponec V. Et. Al. Property of the d-elements // J. Of catalysis. 1965.-v.4.-p. 485−491
- Sachtler W. M., Dorgelo G. Property of the thin solids films of metals // J. H. Chem. Phys. -1957.-v.54.-p.27−30
- Sachtler W. M., Dorgelo G. The structure of the metals surface before and after gas absorption // J. H. Chem. Phys.-1960.-v.69.-p.25−28
- Suhrmann R. Change the Fermy-level after the surface gas absorption//J. Phys. Chem.-1962.-v.35.-p.155−158
- Davisson C. J. Germer. Surface modification of low energy electrons in vacuum // J. H. Phys. Rev. -1927.-v.30.-p.705−708
- May J. W. Hydrogen deactivation of the d-metals surface in vacuum // Ind. End Chem.-1965.-v. 57.-p. 19−22
- В. Шретер, К. X. Лаутеншлегер., X. Бибрак. Химия, 1986.- 648 с.