Text
Diamant není jen nejdražší formou uhlíku ve své nejčistší přírodní formě, ale také důležitým materiálem používaným v průmyslu, kde jeho extrémní vlastnosti jsou bez ekvivalentu. Diamant se nachází v přírodě za vysokých environmentálních nákladů nebo od poloviny 20. století může být uměle vyráběn reprodukcí podmínek vysokého tlaku a vysokých teplot, které se vyskytují při jeho přirozené tvorbě, nebo pomocí techniky tzv. Chemické depozice par (CVD). Vědci ze skupiny MNB používají reaktory s chemickou depozicí par (MWPECVD) s mikrovlnně indukovanou plazmou denně, aby pečlivě kontrolovaly syntézu umělých diamantových vrstev. Při této metodě je diamant tvořen reakcí chemických látek při vysoké teplotě z prekurzoru uhlíku, obvykle metanu, vytvořeného v nízkotlaké vodíkové plazmě. Diamantové vrstvy mohou být ukládány buď jako tenké (nanokrystalický diamant) nebo silné (mikrokrystalický diamant) polykrystalické formy a monokrystalické formy (tzv. epitaxiální diamant), které jsou stejné jako forma používaná pro přírodní drahokamy. Vlastnosti diamantových vrstev CVD jsou velmi citlivé na podmínky syntézy. Pečlivé přidávání nepatrných množství příměsí do diamantové mříže radikálně mění jeho vlastnosti s významnými aplikacemi v optice, mikroelektronice, elektrochemii atd. Zejména ve skupině MNB jsou diamantové vrstvy pěstovány s požadovanými vlastnostmi přidáním atomů boru nebo fosforu. Porozumění dopováni diamantu borem a fosforem je zásadní pro výrobu základních komponent budoucích vysoko výkonových vysokonapěťových elektronických zařízení. Vysoko borem dopovaný diamant je chemicky stabilní, transparentní (do jisté míry) a elektricky vodivý materiál pro elektrochemické nebo transparentní elektrodové aplikace. Kombinace různých reaktorů MWPECVD dostupných ve skupině MNB umožnila vývoj nových procesů a materiálů, jako jsou tvrdé ochranné transparentní diamantové kompozitní povlaky s vynikající adhezí ve srovnání s konvenčními vrstvami diamantů z CVD [MNB01], nízkoteplotně deponované nanokrystalické diamanty [MNB02], silné porézní diamantové vrstvy [MNB03], nanokrystalické diamantové vrstvy dopované borem velkoplošně [MNB04], epitaxní diamantové vrstvy dopované borem atd. [MNB05].
Popis (vlevo nahoře) Snímek ze skenovací elektronové mikroskopie (pohled shora) silné porézní diamantové vrstvy; (horní střed) Snímek epitaxní diamantové vrstvy vysoce borem dopované ze skenovací elektronové mikroskopie nanesené na vysokotlakém vysokoteplotním diamantovém substrátu, (vpravo nahoře) Optické emisní spektrum vodíkové, metanové a fosfinové plazmy (vsazený detail) Snímek ze skenovací elektronové mikroskopie - nanokrystalickým diamantem potažené titanové sítě; (vlevo dole) Obrázek 6-palcového křemenného substrátu potaženého borem dopovaným diamantem; (vpravo dole) Změna morfologie diamantových vrstev nanesených s různým složením prekurzorového plynu v systému pomocí lineárními anténami indukované mikrovlnní plazmochemické depozice z plynné fáze.
[MNB01] A. Taylor et al., Synthesis and properties of diamond - silicon carbide composite layers, J. Alloys Compd. 800 (2019) 327-333 - DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.06.016
[MNB02] A. Taylor et al., Novel high frequency pulsed MW-linear antenna plasma-chemistry: Routes towards large area, low pressure nanodiamond growth, Diam. Relat. Mater. 20 (2011) 613
[MNB03] V. Petrak et al., Fabrication of porous boron-doped diamond on SiO2 fiber templates, Carbon 114 (2017) 457 - DOI:
[MNB04] A. Taylor et al., Precursor gas composition optimisation for large area boron doped nano-crystalline diamond growth by MW-LA-PECVD, Carbon 128 (2018) 164 - DOI:
[MNB05] V. Mortet et al., Properties of boron-doped epitaxial diamond layers grown on (110) oriented single crystal substrates, Diam. Relat. Mater. 53 (2015) 29 - DOI: 10.1016/j.diamond.2015.01.006
