Kuumfilament-CVD on varaseim ja populaarseim teemantide kasvatamise meetod madalal rõhul. 1982. aastal kuumutasid Matsumoto jt tulekindlat metallfilamenti üle 2000 °C, mille juures filamenti läbiv H2 gaas tekitab kergesti vesinikuaatomeid. Aatomvesiniku teke süsivesinike pürolüüsi ajal suurendas teemantkilede sadestumiskiirust. Teemant sadestub selektiivselt ja grafiidi moodustumine on pärsitud, mille tulemuseks on teemantkilede sadestumiskiirus suurusjärgus mm/h, mis on tööstuses tavaliselt kasutatavate meetodite puhul väga kõrge sadestumiskiirus. HFCVD-d saab läbi viia mitmesuguste süsinikuallikate abil, nagu metaan, propaan, atsetüleen ja muud süsivesinikud ning isegi mõned hapnikku sisaldavad süsivesinikud, nagu atsetoon, etanool ja metanool. Hapnikku sisaldavate rühmade lisamine laiendab teemantide sadestamise temperatuurivahemikku.
Lisaks tüüpilisele HFCVD-süsteemile on HFCVD-süsteemil mitmeid modifikatsioone. Kõige levinum on kombineeritud alalisvooluplasma ja HFCVD-süsteem. Selles süsteemis saab substraadile ja hõõgniidile rakendada eelpinget. Substraadi pidev positiivne eelpinge ja hõõgniidi teatud negatiivne eelpinge põhjustavad elektronide pommitamist substraadile, võimaldades pinna vesinikul desorbeeruda. Desorptsiooni tulemuseks on teemantkile sadestumiskiiruse suurenemine (umbes 10 mm/h), seda tehnikat tuntakse elektron-assisteeritud HFCVD-na. Kui eelpinge on piisavalt kõrge, et tekitada stabiilne plasma tühjenemine, suureneb H2 ja süsivesinike lagunemine dramaatiliselt, mis lõppkokkuvõttes viib kasvukiiruse suurenemiseni. Kui eelpinge polaarsus on vastupidine (substraat on negatiivselt eelpingestatud), toimub substraadil ioonide pommitamine, mis viib teemantide tuumastumise suurenemiseni mitte-teemantsubstraatidel. Teine modifikatsioon on ühe kuuma filamendi asendamine mitme erineva filamendiga, et saavutada ühtlane sadestumine ja lõppkokkuvõttes teemantkile suur pind. HFCVD puuduseks on see, et filamendi termiline aurustumine võib teemantkilesse moodustada saasteaineid.
(2) Mikrolaine-plasma CVD (MWCVD)
1970. aastatel avastasid teadlased, et aatomvesiniku kontsentratsiooni saab suurendada alalisvooluplasma abil. Selle tulemusel sai plasmast veel üks meetod teemantkilede moodustumise soodustamiseks, lagundades H2 aatomvesinikuks ja aktiveerides süsinikupõhiseid aatomirühmi. Lisaks alalisvooluplasmale on tähelepanu pälvinud ka kaks muud tüüpi plasmat. Mikrolaineplasma CVD ergastussagedus on 2,45 GHz ja raadiosagedusplasma CVD ergastussagedus on 13,56 MHz. Mikrolaineplasmad on ainulaadsed selle poolest, et mikrolainesagedus kutsub esile elektronide vibratsiooni. Kui elektronid põrkuvad gaasiaatomite või molekulidega, tekib kõrge dissotsiatsioonikiirus. Mikrolaineplasmat nimetatakse sageli aineks, mis sisaldab "kuumasid" elektrone, "külmasid" ioone ja neutraalseid osakesi. Õhukese kile sadestamise ajal sisenevad mikrolained plasma abil võimendatud CVD sünteesikambrisse akna kaudu. Luminestsentsplasma on üldiselt sfäärilise kujuga ja sfääri suurus suureneb mikrolaine võimsusega. Teemantõhukesed kiled kasvatatakse substraadile luminestsentspiirkonna nurgas ja substraat ei pea olema luminestsentspiirkonnaga otseses kontaktis.
– Selle artikli avaldasvaakumkatmismasinate tootjaGuangdongi Zhenhua
Postituse aeg: 19. juuni 2024