High-frequency plasma at atmospheric pressure  as a means of deposition of thin films

Melnychuk, P.P.; Rudnitskyi, V.A.; Мельничук, П.П.; Рудніцький, В.А.

High-frequency plasma at atmospheric pressure as a means of deposition of thin films

Melnychuk, P.P.; Rudnitskyi, V.A.; Мельничук, П.П.; Рудніцький, В.А.

URI: http://eztuir.ztu.edu.ua/123456789/7633

Date: 2019

Abstract (ukr):

Модернізовано основні вузли промислового високочастотного генератора. Розроблено конструкцію та виконано технічне погодження імпедансу плазмотрона з метою отримання високочастотної плазми з ємнісним зв’язком для передачі електричної енергії при атмосферному тиску. Наведено дані про основні елементи конструкцій адаптованих вузлів, вказано їх функціональне призначення. Особлива увага надається принципам роботи як самих модифікованих вузлів обладнання, так і їхньому функціональному взаємозв’язку при керуванні процесом синтезу плівок для нанотехнологій. Проаналізовано причини того, чому на існуючих високочастотних ємнісних плазмотронах не є поширеним проведення нанотехнологій. Виявлено нові ефекти високочастотної плазми та шляхи вдосконалення плазмотрона для осадження тонких плівок. Знайдено теоретичне обґрунтування для ефекту перенесення робочої речовини в плазмовому каналі (шнурі) високочастотного ємнісного розряду. Експериментально доведено можливість запалювання одноелектродного високочастотного факельного розряду із плазми високочастотного ємнісного розряду. Приведено пояснення структури високочастотного факельного розряду за даних умов. Виявлено можливість використання приелектродної плями факела для концентрації пари робочої речовини та проведення осадження плівки. Досліджено основні закономірності для синтезу наноплівок на прикладі оксидів цинку та алюмінію. Для підготовки пари робочих речовин серед плазмохімічних реакцій вибрано піроліз. Досліджено свічення плазми високочастотного ємнісного розряду з метою ефективного проведення плазмохімічних реакцій в каналі розряду аргонової плазми та підведення пари робочої речовини до підкладки. Новим методом з використанням високочастотної плазми аргону при атмосферному тиску синтезовано тонкі шари Al2O3 та ZnO.

Abstract (eng):

The main units of the industrial high-frequency generator have been modernized. The design and technical coordination of the plasma torch impedance was developed in order to obtain high-frequency plasma with capacitive coupling for the transmission of electrical energy at atmospheric pressure. The data on the main elements of the structures of adapted units are given, their functional purpose is indicated. Special attention is paid to the principles of operation of the modified units of equipment and their functional relationship when controlling the process of synthesis of films for nanotechnology. The reasons why nanotechnology is not widespread on the existing high-frequency capacitive plasmatrons are analyzed. New effects of high-frequency plasma and ways to improve the plasmatron for deposition of thin films were discovered. A theoretical justification for the effect of working substance transfer in a plasma channel (cord) of a high-frequency capacitive discharge is found. The possibility of ignition of a single-electrode high-frequency flare discharge from a plasma of a high-frequency capacitive discharge is experimentally proved. An explanation of the structure of high-frequency flare discharge under these conditions is given. The possibility of using the near-electrode spot of the torch for the vapor concentration of the working substance and the deposition of the film is revealed. The main regularities for the synthesis of nanofilms on the example of zinc and aluminum oxides are investigated. Pyrolysis is chosen among plasma chemical reactions to prepare a pair of working substances. Plasma luminescence of high-frequency capacitive discharge is studied for the purpose of effective plasmochemical reactions in the channel of argon plasma discharge and steam supply of the working substance to the substrate. Thin layers of Al2O3 and ZnO are synthesized by a new method using high-frequency argon plasma at atmospheric pressure.

Show full item record