La CVD de filamento caliente es el método más antiguo y popular para el crecimiento de diamante a baja presión. En 1982, Matsumoto et al. calentaron un filamento de metal 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 tasa de deposición de películas de diamante. El diamante se deposita selectivamente y se inhibe la formación de grafito, lo que resulta en tasas de deposición de películas de diamante del orden de mm/h, una tasa 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 diamante.
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 puede aplicar un voltaje de polarización al sustrato y al filamento. Una polarización positiva constante en el sustrato y una cierta polarización negativa en el filamento provocan que los electrones bombardeen el sustrato, permitiendo la desorción del hidrógeno superficial. El resultado de la desorción es un aumento en la tasa 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 tasa de crecimiento. Cuando se invierte la polaridad de la polarización (el sustrato se polariza negativamente), se produce un bombardeo iónico sobre el sustrato, lo que conduce a un aumento en la nucleación de diamante en sustratos que no son de diamante. Otra modificación consiste en sustituir un único filamento caliente por varios filamentos diferentes para lograr una deposición uniforme y, en última instancia, una gran superficie de película de diamante. La desventaja de la HFCVD es que la evaporación térmica del filamento puede generar contaminantes en la película de diamante.
(2) CVD por plasma de microondas (MWCVD)
En la década de 1970, los científicos descubrieron que la concentración de hidrógeno atómico podía incrementarse mediante plasma de corriente continua (CC). Como resultado, el plasma se convirtió en otro método para promover la formación de películas de diamante al descomponer el H₂ en hidrógeno atómico y activar 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 radiofrecuencia CVD tiene una frecuencia de excitación de 13,56 MHz. Los plasmas de microondas son únicos porque 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 se suele denominar materia con electrones "calientes", iones "fríos" y partículas neutras. Durante la deposición de películas delgadas, las microondas entran en la cámara de síntesis CVD mejorada con plasma a través de una ventana. El plasma luminiscente suele tener 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 por qué estar en contacto directo con dicha región.
–Este artículo es publicado porfabricante de máquinas de recubrimiento al vacíoGuangdong Zhenhua
Fecha de publicación: 19 de junio de 2024