La CVD amb filament calent és el mètode més primerenc i popular per fer créixer diamants a baixa pressió. El 1982, Matsumoto et al. van escalfar un filament metàl·lic refractari a més de 2000 °C, temperatura a la qual el gas H2 que passava pel filament produïa fàcilment àtoms d'hidrogen. La producció d'hidrogen atòmic durant la piròlisi d'hidrocarburs va augmentar la velocitat de deposició de pel·lícules de diamant. El diamant es diposita selectivament i s'inhibeix la formació de grafit, donant lloc a taxes de deposició de pel·lícules de diamant de l'ordre de mm/h, que és una taxa de deposició molt alta per als mètodes que s'utilitzen habitualment a la indústria. La HFCVD es pot realitzar utilitzant una varietat de fonts de carboni, com ara metà, propà, acetilè i altres hidrocarburs, i fins i tot alguns hidrocarburs que contenen oxigen, com ara acetona, etanol i metanol. L'addició de grups que contenen oxigen amplia el rang de temperatura per a la deposició de diamants.
A més del sistema HFCVD típic, hi ha diverses modificacions al sistema HFCVD. La més comuna és un sistema combinat de plasma de CC i HFCVD. En aquest sistema, es pot aplicar un voltatge de polarització al substrat i al filament. Un biaix positiu constant al substrat i un cert biaix negatiu al filament fa que els electrons bombardegin el substrat, permetent que l'hidrogen superficial es desorbeixi. El resultat de la desorció és un augment de la velocitat de deposició de la pel·lícula de diamant (uns 10 mm/h), una tècnica coneguda com a HFCVD assistida per electrons. Quan el voltatge de polarització és prou alt per crear una descàrrega de plasma estable, la descomposició de H2 i hidrocarburs augmenta dràsticament, cosa que finalment condueix a un augment de la taxa de creixement. Quan la polaritat del biaix s'inverteix (el substrat està polaritzat negativament), es produeix un bombardeig iònic al substrat, cosa que porta a un augment de la nucleació de diamants en substrats que no són de diamant. Una altra modificació és la substitució d'un únic filament calent per diversos filaments diferents per tal d'aconseguir una deposició uniforme i, en última instància, una gran àrea de pel·lícula de diamant. El desavantatge de la HFCVD és que l'evaporació tèrmica del filament pot formar contaminants a la pel·lícula de diamant.
(2) Deposició química de vapor per plasma de microones (MWCVD)
A la dècada del 1970, els científics van descobrir que la concentració d'hidrogen atòmic es podia augmentar mitjançant plasma de corrent continu. Com a resultat, el plasma es va convertir en un altre mètode per promoure la formació de pel·lícules de diamant descomponent H2 en hidrogen atòmic i activant grups atòmics basats en carboni. A més del plasma de corrent continu, també han rebut atenció dos altres tipus de plasma. El CVD per plasma de microones té una freqüència d'excitació de 2,45 GHz i el CVD per plasma de radiofreqüència té una freqüència d'excitació de 13,56 MHz. Els plasmes de microones són únics perquè la freqüència de microones indueix vibracions d'electrons. Quan els electrons xoquen amb àtoms o molècules de gas, es produeix una alta taxa de dissociació. El plasma de microones sovint es coneix com a matèria amb electrons "calents", ions "freds" i partícules neutres. Durant la deposició de pel·lícules primes, les microones entren a la cambra de síntesi CVD millorada per plasma a través d'una finestra. El plasma luminescent generalment té forma esfèrica i la mida de l'esfera augmenta amb la potència de microones. Les pel·lícules primes de diamant es fan créixer sobre un substrat en una cantonada de la regió luminescent, i el substrat no ha d'estar en contacte directe amb la regió luminescent.
–Aquest article ha estat publicat perfabricant de màquines de recobriment al buitGuangdong Zhenhua
Data de publicació: 19 de juny de 2024