CVD s horkým filamentem je nejstarší a nejoblíbenější metoda pěstování diamantu za nízkého tlaku. V roce 1982 Matsumoto a kol. zahřáli vlákno z žáruvzdorného kovu na teplotu přes 2000 °C, při které plynný H2 procházející vláknem snadno produkoval atomy vodíku. Produkce atomárního vodíku během pyrolýzy uhlovodíků zvýšila rychlost depozice diamantových filmů. Diamant se selektivně ukládá a tvorba grafitu je inhibována, což vede k rychlostem depozice diamantového filmu řádově mm/h, což je velmi vysoká rychlost depozice u metod běžně používaných v průmyslu. HFCVD lze provádět s použitím různých zdrojů uhlíku, jako je metan, propan, acetylen a další uhlovodíky, a dokonce i některé uhlovodíky obsahující kyslík, jako je aceton, ethanol a methanol. Přidání skupin obsahujících kyslík rozšiřuje teplotní rozsah pro depozici diamantu.
Kromě typického systému HFCVD existuje řada modifikací systému HFCVD. Nejběžnější je kombinovaný systém stejnosměrné plazmy a HFCVD. V tomto systému lze na substrát a vlákno aplikovat předpětí. Konstantní kladné předpětí na substrátu a určité záporné předpětí na vlákně způsobuje bombardování substrátu elektrony, což umožňuje desorpci povrchového vodíku. Výsledkem desorpce je zvýšení rychlosti depozice diamantového filmu (přibližně 10 mm/h), což je technika známá jako elektronově asistované HFCVD. Když je předpětí dostatečně vysoké k vytvoření stabilního plazmového výboje, dramaticky se zvyšuje rozklad H2 a uhlovodíků, což nakonec vede ke zvýšení rychlosti růstu. Když je polarita předpětí obrácená (substrát je negativně předpětý), dochází k iontovému bombardování substrátu, což vede ke zvýšení nukleace diamantu na nediamantových substrátech. Další modifikací je nahrazení jednoho horkého filamentu několika různými filamenty, aby se dosáhlo rovnoměrného nanášení a v konečném důsledku velké plochy diamantového filmu. Nevýhodou HFCVD je, že tepelné odpařování filamentu může v diamantovém filmu tvořit kontaminanty.
(2) Mikrovlnná plazmová CVD (MWCVD)
V 70. letech 20. století vědci objevili, že koncentraci atomárního vodíku lze zvýšit pomocí stejnosměrné plazmy. V důsledku toho se plazma stala další metodou pro podporu tvorby diamantových filmů rozkladem H2 na atomární vodík a aktivací atomových skupin na bázi uhlíku. Kromě stejnosměrné plazmy se pozornosti dostalo i dvěma dalším typům plazmy. Mikrovlnná plazma CVD má excitační frekvenci 2,45 GHz a RF plazma CVD má excitační frekvenci 13,56 MHz. Mikrovlnná plazma je unikátní v tom, že mikrovlnná frekvence indukuje elektronové vibrace. Když se elektrony srazí s atomy nebo molekulami plynu, vzniká vysoká disociační rychlost. Mikrovlnná plazma se často označuje jako hmota s „horkými“ elektrony, „studenými“ ionty a neutrálními částicemi. Během depozice tenkých filmů vstupují mikrovlny do plazmatem vylepšené komory pro syntézu CVD okénkem. Luminiscenční plazma má obecně kulovitý tvar a velikost koule se zvětšuje s mikrovlnným výkonem. Tenké diamantové filmy se pěstují na substrátu v rohu luminiscenční oblasti a substrát nemusí být v přímém kontaktu s luminiscenční oblastí.
–Tento článek vydávávýrobce vakuových lakovacích strojůGuangdong Zhenhua
Čas zveřejnění: 19. června 2024