La CVD de filamento caliente es el método más antiguo y popular para el crecimiento de diamantes a baja presión. En 1982, Matsumoto et al. calentaron un filamento metálico refractario a más de 2000 °C, temperatura a la cual el gas H₂ que pasa a través del filamento produce fácilmente átomos de hidrógeno. La producción de hidrógeno atómico durante la pirólisis de hidrocarburos aumentó la velocidad de deposición de las películas de diamante. El diamante se deposita selectivamente y se inhibe la formación de grafito, lo que resulta en velocidades de deposición de películas de diamante del orden de mm/h, que es una velocidad de deposición muy alta para los métodos comúnmente utilizados en la industria. La HFCVD se puede realizar utilizando una variedad de fuentes de carbono, como metano, propano, acetileno y otros hidrocarburos, e incluso algunos hidrocarburos que contienen oxígeno, como acetona, etanol y metanol. La adición de grupos que contienen oxígeno amplía el rango de temperatura para la deposición de diamantes.
Además del sistema HFCVD típico, existen varias modificaciones. La más común es un sistema combinado de plasma de CC y HFCVD. En este sistema, se aplica un voltaje de polarización al sustrato y al filamento. Una polarización positiva constante en el sustrato y una polarización negativa en el filamento provocan un bombardeo de electrones sobre el sustrato, lo que permite la desorción del hidrógeno superficial. El resultado de la desorción es un aumento en la velocidad de deposición de la película de diamante (aproximadamente 10 mm/h), una técnica conocida como HFCVD asistida por electrones. Cuando el voltaje de polarización es lo suficientemente alto como para crear una descarga de plasma estable, la descomposición de H₂ e hidrocarburos aumenta drásticamente, lo que finalmente conduce a un aumento en la velocidad de crecimiento. Cuando se invierte la polarización (el sustrato está polarizado negativamente), se produce un bombardeo de iones sobre el sustrato, lo que aumenta la nucleación del diamante en sustratos que no son de diamante. Otra modificación es la sustitución de un único filamento caliente por varios filamentos diferentes para lograr una deposición uniforme y, en última instancia, una gran área de película de diamante. La desventaja del HFCVD es que la evaporación térmica del filamento puede formar contaminantes en la película de diamante.
(2) Degradación CVD por plasma de microondas (MWCVD)
En la década de 1970, los científicos descubrieron que la concentración de hidrógeno atómico podía aumentarse utilizando plasma de CC. Como resultado, el plasma se convirtió en otro método para promover la formación de películas de diamante mediante la descomposición de H₂ en hidrógeno atómico y la activación de grupos atómicos basados en carbono. Además del plasma de CC, otros dos tipos de plasma también han recibido atención. El plasma de microondas CVD tiene una frecuencia de excitación de 2,45 GHz, y el plasma de RF CVD tiene una frecuencia de excitación de 13,56 MHz. Los plasmas de microondas son únicos en que la frecuencia de microondas induce vibraciones electrónicas. Cuando los electrones colisionan con átomos o moléculas de gas, se produce una alta tasa de disociación. El plasma de microondas a menudo se refiere a la materia con electrones "calientes", iones "fríos" y partículas neutras. Durante la deposición de película delgada, las microondas ingresan a la cámara de síntesis CVD mejorada con plasma a través de una ventana. El plasma luminiscente generalmente tiene forma esférica y el tamaño de la esfera aumenta con la potencia de las microondas. Las películas delgadas de diamante se cultivan sobre un sustrato en una esquina de la región luminiscente, y el sustrato no tiene que estar en contacto directo con la región luminiscente.
–Este artículo es publicado porfabricante de máquinas de recubrimiento al vacíoGuangdong Zhenhua
Hora de publicación: 19 de junio de 2024