Исследование микроструктуры и свойств поликристаллических алмазных покрытий, синтезированных методом HFCVD при высоких концентрациях метана

Представлены результаты экспериментальных исследований зависимости структуры и механических свойств алмазных пленок, выращенных методом HFCVD в атмосфере H$_2$/CH$_4$, от варьирования концентрации метана (в пределах от 5.6 до 19.3 vol.%). Для пленок, синтезированных при 5.6 vol.% CH4 в газовой фазе, характерна столбчатая микрокристаллическая структура. В микроструктуре пленок, выращенных при высоких содержаниях метана (12.2–19.3 vol.%), наблюдаются как отдельные алмазные кристаллы, так и дендритные кластеры, при этом рассчитанные значения размеров кристаллов таких пленок составляют $\sim$5 nm. В зависимости от параметров осаждения твердость и модуль упругости изменялись в пределах от 50.4 и 520 GPa до 95.15 и 974.5 GPa соответственно. При увеличении концентрации CH4 происходит увеличение растягивающих остаточных напряжений. Показана зависимость напряжений от изменения толщины пленки. Морфология поверхности микрокристаллических покрытий значительно отличается от ультрананокристаллических и имеет в среднем на порядок более высокие значения шероховатости поверхности, во всех пленках наблюдается рост шероховатости при увеличении их толщины.