يُعدّ الترسيب الكيميائي للبخار الفتيلي الساخن أقدم وأشهر طرق إنماء الماس عند ضغط منخفض. في عام 1982، سخّن ماتسوموتو وآخرون خيطًا معدنيًا مقاومًا للحرارة إلى أكثر من 2000 درجة مئوية، وعند هذه الدرجة يُنتج غاز الهيدروجين المار عبر الخيط ذرات الهيدروجين بسهولة. وقد زاد إنتاج الهيدروجين الذري أثناء التحلل الحراري للهيدروكربون من معدل ترسيب أغشية الماس. يُترسب الماس بشكل انتقائي ويُثبّط تكوين الجرافيت، مما ينتج عنه معدلات ترسيب أغشية الماس في حدود مم/ساعة، وهو معدل ترسيب مرتفع جدًا للطرق المستخدمة بشكل شائع في الصناعة. يمكن إجراء الترسيب الكيميائي للبخار الفتيلي الساخن باستخدام مجموعة متنوعة من مصادر الكربون، مثل الميثان والبروبان والأسيتيلين والهيدروكربونات الأخرى، وحتى بعض الهيدروكربونات المحتوية على الأكسجين، مثل الأسيتون والإيثانول والميثانول. تُوسّع إضافة المجموعات المحتوية على الأكسجين نطاق درجة حرارة ترسيب الماس.
بالإضافة إلى نظام HFCVD النموذجي، هناك عدد من التعديلات على نظام HFCVD. الأكثر شيوعًا هو نظام بلازما DC وHFCVD المشترك. في هذا النظام، يمكن تطبيق جهد تحيز على الركيزة والخيط. يؤدي التحيز الموجب الثابت على الركيزة والتحيز السالب المحدد على الخيط إلى قصف الإلكترونات للركيزة، مما يسمح للهيدروجين السطحي بالامتصاص. نتيجة الامتزاز هي زيادة في معدل ترسيب فيلم الماس (حوالي 10 مم / ساعة)، وهي تقنية تعرف باسم HFCVD بمساعدة الإلكترون. عندما يكون جهد التحيز مرتفعًا بما يكفي لإنشاء تفريغ بلازما مستقر، يزداد تحلل H2 والهيدروكربونات بشكل كبير، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة في معدل النمو. عندما تنعكس قطبية التحيز (تكون الركيزة متحيزة سلبًا)، يحدث قصف أيوني على الركيزة، مما يؤدي إلى زيادة في نواة الماس على ركائز غير الماس. التعديل الآخر هو استبدال خيط ساخن واحد بخيوط مختلفة متعددة من أجل تحقيق ترسب موحد وفي النهاية مساحة كبيرة من فيلم الماس. العيب في HFCVD هو أن التبخر الحراري للخيط يمكن أن يشكل ملوثات في فيلم الماس.
(2) ترسيب البخار الكيميائي للبلازما بالميكروويف (MWCVD)
في سبعينيات القرن الماضي، اكتشف العلماء إمكانية زيادة تركيز الهيدروجين الذري باستخدام بلازما التيار المستمر. ونتيجةً لذلك، أصبحت البلازما طريقةً أخرى لتعزيز تكوين أغشية الماس عن طريق تحليل H2 إلى هيدروجين ذري وتنشيط المجموعات الذرية القائمة على الكربون. بالإضافة إلى بلازما التيار المستمر، حظي نوعان آخران من البلازما بالاهتمام. يتميز ترسيب الترسيب الكيميائي للبخار بالموجات الدقيقة (CVD) بتردد إثارة يبلغ 2.45 جيجاهرتز، بينما يتميز ترسيب الترسيب الكيميائي للبخار بالترددات الراديوية (RF) بتردد إثارة يبلغ 13.56 ميجاهرتز. تتميز بلازما الموجات الدقيقة بأن ترددها يُحفز اهتزازات الإلكترونات. عندما تصطدم الإلكترونات بذرات أو جزيئات الغاز، ينتج معدل تفكك عالٍ. غالبًا ما تُعرف بلازما الموجات الدقيقة بأنها مادة ذات إلكترونات "ساخنة" وأيونات "باردة" وجسيمات متعادلة. أثناء ترسيب الأغشية الرقيقة، تدخل الموجات الدقيقة إلى حجرة تخليق ترسيب الترسيب الكيميائي للبخار المعزز بالبلازما من خلال نافذة. عادةً ما تكون البلازما المضيئة كروية الشكل، ويزداد حجم الكرة مع قوة الموجات الدقيقة. تتم زراعة الأغشية الرقيقة من الماس على ركيزة في زاوية المنطقة المضيئة، ولا يتعين أن تكون الركيزة على اتصال مباشر بالمنطقة المضيئة.
-تم نشر هذه المقالة بواسطةمُصنِّع آلات طلاء الفراغقوانغدونغ تشنهوا
وقت النشر: ١٩ يونيو ٢٠٢٤