Varmfilament-CVD er den tidligste og mest populære metode til at dyrke diamanter ved lavt tryk. I 1982 opvarmede Matsumoto et al. et ildfast metalfilament til over 2000 °C, ved hvilken temperatur H2-gassen, der passerer gennem filamentet, let producerer hydrogenatomer. Produktionen af atomar hydrogen under kulbrintepyrolyse øgede aflejringshastigheden af diamantfilm. Diamant aflejres selektivt, og grafitdannelse hæmmes, hvilket resulterer i diamantfilmaflejringshastigheder i størrelsesordenen mm/t, hvilket er en meget høj aflejringshastighed for de metoder, der almindeligvis anvendes i industrien. HFCVD kan udføres ved hjælp af en række forskellige kulstofkilder, såsom metan, propan, acetylen og andre kulbrinter, og endda nogle iltholdige kulbrinter, såsom acetone, ethanol og methanol. Tilsætningen af iltholdige grupper udvider temperaturområdet for diamantaflejring.
Ud over det typiske HFCVD-system er der en række modifikationer af HFCVD-systemet. Den mest almindelige er et kombineret DC-plasma- og HFCVD-system. I dette system kan en biasspænding påføres substratet og filamentet. En konstant positiv bias på substratet og en vis negativ bias på filamentet får elektroner til at bombardere substratet, hvilket tillader overfladehydrogen at desorbere. Resultatet af desorptionen er en stigning i aflejringshastigheden af diamantfilmen (ca. 10 mm/t), en teknik kendt som elektronassisteret HFCVD. Når biasspændingen er høj nok til at skabe en stabil plasmaudladning, øges nedbrydningen af H2 og kulbrinter dramatisk, hvilket i sidste ende fører til en stigning i væksthastigheden. Når polariteten af biasen vendes (substratet er negativt biaseret), forekommer ionbombardement på substratet, hvilket fører til en stigning i diamantkimdannelse på ikke-diamantsubstrater. En anden modifikation er udskiftningen af et enkelt varmt filament med flere forskellige filamenter for at opnå ensartet aflejring og i sidste ende et stort område af diamantfilm. Ulempen ved HFCVD er, at den termiske fordampning af filamentet kan danne forurenende stoffer i diamantfilmen.
(2) Mikrobølgeplasma-CVD (MWCVD)
I 1970'erne opdagede forskere, at koncentrationen af atomar hydrogen kunne øges ved hjælp af DC-plasma. Som et resultat blev plasma en anden metode til at fremme dannelsen af diamantfilm ved at nedbryde H2 til atomar hydrogen og aktivere kulstofbaserede atomgrupper. Ud over DC-plasma har to andre typer plasma også fået opmærksomhed. Mikrobølgeplasma-CVD har en excitationsfrekvens på 2,45 GHZ, og RF-plasma-CVD har en excitationsfrekvens på 13,56 MHz. Mikrobølgeplasmaer er unikke, idet mikrobølgefrekvensen inducerer elektronvibrationer. Når elektroner kolliderer med gasatomer eller -molekyler, produceres en høj dissociationshastighed. Mikrobølgeplasma omtales ofte som stof med "varme" elektroner, "kolde" ioner og neutrale partikler. Under tyndfilmsaflejring kommer mikrobølger ind i det plasmaforstærkede CVD-syntesekammer gennem et vindue. Det luminescerende plasma er generelt sfærisk i form, og kuglens størrelse stiger med mikrobølgeeffekten. Diamanttynde film dyrkes på et substrat i et hjørne af det luminescerende område, og substratet behøver ikke at være i direkte kontakt med det luminescerende område.
– Denne artikel er udgivet afproducent af vakuumbelægningsmaskinerGuangdong Zhenhua
Opslagstidspunkt: 19. juni 2024