Уникальность свойств кремний-углеродных и кремний-металл-углеродных пленок, представляющих нанокристаллический и аморфный класс аллотропов углерода, обусловила широкий диапазон областей их возможных применений. В работе проведен анализ динамики развития технологий получения и расширения областей применений кремний-углеродных и кремний-металл-углеродных пленок. Так, эластичность, механическая прочность (1500–3000 кг/мм2) и химическая стойкость пленок обеспечивают эффективность их применений в качестве пассивирующих покрытий. Теплопроводность и высокий коэффициент черноты (0,8), высокие значения модуля упругости (9∙1011 Н/м2), высокоомность кремний-углеродных пленок (105–108 Ом∙см) и их прозрачность для электромагнитных излучений (вплоть до частот в несколько десятков гигагерц) позволяют их использовать в широкополосных радиочастотных приборах в качестве подвижных элементов (балок, мостов, мембран) МЭМС-переключателей и варакторов. Термостойкость (до 600 °С в открытой системе), достаточно высокая электропроводность (удельное сопротивление ~ 10–5 Омсм) и высокий коэффициент черноты пленок дают возможность формировать на основе кремний-металл-углеродных пленок широкополосные излучатели нагревательного типа со спектром излучения, зависящим от температуры пленки, в диапазоне 2–14 мкм. Фазовые преобразования аморфной кремний-углеродной пленки в графеновую пленку, осуществляемые посредством высокотемпературного отжига в вакууме в присутствии катализатора, позволяют создавать на ее основе как управляющие электроды с малыми «сеточными» потерями тока (не более 5 %) в вакуумных эмиссионных приборах силовой СВЧ-электроники, так и функциональный слой мультислойной гетероструктуры автоэмиссионной среды для холодных мобильных катодно-сеточных узлов. Обнаружен-ный эффект автомодуляции фазового и элементного состава кремний-металл-углеродной пленки в направлении роста представляет не только прикладной, но и фундаментальный интерес.
1. Diamond FET using high-quality polycrystalline diamond with fT of 45 GHz and fmax of 120 GHz / K. Ueda, M. Kasu, Y. Yamauchi et al. // IEEE Electron Device Letters. 2006. Vol. 27. Iss. 7. P. 570–572. https://doi.org/10.1109/LED.2006.876325
2. Bunch characteristics of an electron beam generated by a diamond secondary emitter am-plifier / K. L. Jensen, J. E. Yater, J. L. Shaw et al. // Journal of Applied Physics. 2010. Vol. 108. Iss. 4. Art. ID: 044509. https://doi.org/10.1063/1.3462437
3. Il’ichev E. A., Kuleshov A. E., Poltoratskii E. A., Rychkov G. S. Electron multiplier con-centrator on the base of polycrystalline diamond film // Diamond & Related Materials. 2011. Vol. 20. Iss. 1. P. 23–25. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2010.11.002
4. Image converter tubes with diamond photocathodes and electron flow multipliers / V. A. Bespalov, E. A. Il’ichev, I. P. Kazakov et al. // Diamond & Related Materials. 2021. Vol. 120. Art. No. 108603. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2021.108603
5. Characteristics of solar-blind electron-optical converters with diamond photocathodes / V. A. Bespalov, E. A. Il’ichev, G. A. Kirpilenko et al. // Tech. Phys. Lett. 2021. Vol. 47. Iss. 6. P. 432–435. https://doi.org/10.1134/S1063785021050047
6. Design and investigation of UV image detectors / V. A. Bespalov, V. M. Glazov, E. A. Il’ichev et al. // Tech. Phys. 2015. Vol. 60. Iss. 4. P. 553–560. https://doi.org/10.1134/S1063784215040076
7. 100-GHz transistors from wafer-scale epitaxial graphene / Y.-M. Lin, C. Dimitrakopoulos, K. A. Jenkins et al. // Science. 2010. Vol. 327. Iss. 5966. P. 662. https://doi.org/10.1126/science.1184289
8. Lateral emitter as a base element of integrated emission electronics / S. A. Gavrilov, É. A. Il’ichev, A. I. Kozlitin et al. // Tech. Phys. Lett. 2004. Vol. 30. Iss. 6. P. 466–468. https://doi.org/10.1134/1.1773337
9. Effects of UV laser micropatterning on frictional performance of diamond-like nanocom-posite films / E. V. Zavedeev, O. S. Zilova, A. D. Barinov et al. // Appl. Phys. A. 2016. Vol. 122. Iss. 11. Art. No. 961. https://doi.org/10.1007/s00339-016-0508-7
10. Studying the transparency of graphene for low-energy electrons / E. A. Il’ichev, A. E. Kuleshov, D. M. Migunov et al. // Tech. Phys. Lett. 2018. Vol. 44. P. 848–851. https://doi.org/10.1134/S1063785018090201
11. Dorfman V. F. Preface // Diamond and diamond-like carbon coatings 1990: proc. of the 1st European conf. (Crans-Montana, Switzerland, Sept. 17–19, 1990). Amsterdam: Elsevier Science, 1991. P. 806.
12. Dorfman V. F. Diamond-like nanocomposites (DLN) // Thin Solid Films. 1992. Vol. 212. P. 267–273. https://doi.org/10.1016/0040-6090(92)90532-G
13. Diamond-like nanocomposites: electronic transport mechanisms and some applications / V. F. Dorfman, A. Bozko, B. N. Pypkin et al. // Thin Solid Films. 1992. Vol. 212. P. 274–281. https://doi.org/10.1016/0040-6090(92)90533-H
14. Control of properties of diamond-like silicon–carbon films / A. I. Popov, A. D. Barinov, V. M. Emets et al. // Phys. Solid State. 2020. Vol. 62. Iss. 10. P. 1780–1786. https://doi.org/10.1134/S1063783420100261
15. Nanoamorphe Kohlenstoffschichten für Infrarotstrahler / G. Kirpilenko, V. Dmitriev, T. Skotheim et al. // Photonik. 2008. Vol. 6. S. 35–37.
16. Thermostable resistors based on diamond-like carbon films deposited by CVD method / V. K. Dmitriev, V. N. Inkin, G. G. Kirpilenko et al. // Diamond & Related Materials. 2001. Vol. 10. P. 1007–1010. https://doi.org/10.1016/S0925-9635(00)00612-9
17. Исследование молекулярной структуры матрицы алмазоподобных кремний-углеродных нанокомпозитов / А. И. Белогорохов, А. М. Додонов, М. Д. Малинкович и др. // Изв. вузов. Материалы электронной техники. 2007. № 1. С. 69–71.
18. Микроэлектромеханические переключатели на основе аморфных алмазоподобных углеродных пленок / В. А. Власенко, С. Н. Беляев, А. Г. Ефимов и др. // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35. № 15. С. 105–110.
19. Микроэлектромеханические коммутаторы для радиочастотных устройств / В. А. Власенко, А. Г. Ефимов, Э. А. Ильичев и др. // Нано- и микросистемная техника. 2009. № 10 (111). С. 30–34.
20. Власенко В. А., Ефимов А. Г., Ильичев Э. А., Полторацкий Э. А. Перспективы использования элементов микроэлектромеханических систем в СВЧ-модулях // Вопросы радиоэлектроники. 2009. Т. 3. № 1. С. 137–143.
21. Peculiarities of graphene layer formation from amorphous carbon and silicon-carbon films / E. A. Il’ichev, E. P. Kirilenko, G. N. Petrukhin et al. // Tech. Phys. Lett. 2014. Vol. 40. Iss. 1. P. 52–54. https://doi.org/10.1134/S1063785014010234
22. Способ формирования графеновых пленок / Э. А. Ильичев, Е. П. Кириленко, Г. Н. Петрухин и др. // ЖТФ. 2014. Т. 84. № 7. С. 62–66.
23. Free-standing epitaxial graphene / Sh. Shivaraman, R. A. Barton, X. Yu et al. // Nano Lett. 2009. Vol. 9. Iss. 9. P. 3100–3105. https://doi.org/10.1021/nl900479g
24. Development and investigation of a field emission medium for autocathodes of mobile power microwave devices / V. A. Bespalov, E. A. Il’ichev, S. V. Kuklev et al. // Techn. Phys. 2018. Vol. 63. Iss. 3. P. 443–451. https://doi.org/10.1134/S1063784218030027
25. Пат. 2629013 РФ. Автоэмиссионный сверхвысокочастотный диод и способ его из-готовления / В. А. Беспалов, Э. А. Ильичев, Г. С. Рычков и др.; заявл. 06.07.2015; опубл. 24.08.2017, Бюл. № 24. 9 с.
26. Evolution of properties in composite carbon films under thermal conditions and in the presence of a catalyst / S. N. Belyaev, G. G. Kirpilenko, E. P. Kirilenko et al. // J. Surf. Investig. 2016. Vol. 10. Iss. 4. P. 753–757. https://doi.org/10.1134/S1027451016040042
27. Synthesis, characterization and nanostructuring of (a-C:H):Si and (a-C:H):Si:metal films / G. G. Kirpilenko, V. D. Frolov, E. V. Zavedeev et al. // Diamond & Related Materials. 2006. Vol. 15. Iss. 4–8. P. 1147–1150. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2005.10.026
28. New type of regular carbon nanostructures: Nanocones on the surfaces of carbon-silicon (a-C:H) composite films / V. D. Frolov, S. M. Pimenov, E. V. Zavedeev et al. // J. Surf. Investig. 2007. Vol. 1. Iss. 3. P. 303–305. https://doi.org/10.1134/S1027451007030135
29. Nanocones on (a-C:H):Si composite films: Thermal stability, growth dynamics and elec-trical properties / V. D. Frolov, E. V. Zavedeev, S. M. Pimenov et al. // Diamond & Related Ma-terials. 2007. Vol. 16. Iss. 4–7. P. 1218–1221. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2006.11.013
30. Optical properties of nanostructured a-C:H:Si films / V. D. Frolov, V. A. Gerasimenko, V. V. Kononenko et al. // Nanotechnol. Russia. 2009. Vol. 4. Iss. 5-6. P. 366–372. https://doi.org/10.1134/S1995078009050152
31. Relation between mechanical and structural properties of silicon-incorporated hard a-C:H films / A. L. Baia Neto, R. A. Santos, F. L. Freire Jr. et al. // Thin Solid Films. 1997. Vol. 293. Iss. 1-2. P. 206–211. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(96)08948-1
32. Characterization of silicon-stabilized amorphous hydrogenated carbon / W. C. Vassell, A. K. Gangopadhyay, T. J. Potter et al. // J. Mater. Eng. Perform. 1997. Vol. 6. Iss. 4. P. 426–432. https://doi.org/10.1007/s11665-997-0112-2
33. UV studies of tetrahedral bonding in diamond-like amorphous carbon / V. I. Merkulov, J. S. Lannin, C. H. Munro et al. // Phys. Rev. Lett. 1997. Vol. 78. Iss. 25. P. 4869–4872. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.4869
34. Diamond semiconductor technology for RF device applications / Y. Gurbur, O. Esame, I. Tekin et al. // Solid-State Electronics. 2005. Vol. 49. Iss. 7. P. 1055–1070. https://doi.org/10.1016/j.sse.2005.04.005
35. Влияние переходных металлов на диэлектрические свойства алмазоподобных кремний-углеродных пленок / А. И. Попов, А. Д. Баринов, В. М. Емец и др. // Физика твердого тела. 2021. Т. 63. № 11. С. 1844–1851. https://doi.org/10.21883/FTT.2021.11.51586.132