Kuumafilamentti-CVD on varhaisin ja suosituin menetelmä timantin kasvattamiseen matalassa paineessa. Vuonna 1982 Matsumoto ym. lämmittivät tulenkestävän metallifilamentin yli 2000 °C:seen, jossa lämpötilassa filamentin läpi kulkeva H2-kaasu tuottaa helposti vetyatomeja. Atomaarisen vedyn muodostuminen hiilivetypyrolyysin aikana lisäsi timanttikalvojen laskeutumisnopeutta. Timantti kerrostuu selektiivisesti ja grafiitin muodostuminen estyy, mikä johtaa timanttikalvojen laskeutumisnopeuksiin, jotka ovat luokkaa mm/h, mikä on erittäin korkea laskeutumisnopeus teollisuudessa yleisesti käytetyillä menetelmillä. HFCVD voidaan suorittaa käyttämällä erilaisia hiililähteitä, kuten metaania, propaania, asetyleeniä ja muita hiilivetyjä, ja jopa joitakin happea sisältäviä hiilivetyjä, kuten asetonia, etanolia ja metanolia. Happipitoisten ryhmien lisääminen laajentaa timanttien laskeutumislämpötila-aluetta.
Tyypillisen HFCVD-järjestelmän lisäksi HFCVD-järjestelmään on olemassa useita muunnelmia. Yleisin on yhdistetty DC-plasma- ja HFCVD-järjestelmä. Tässä järjestelmässä substraattiin ja filamenttiin voidaan kohdistaa esijännite. Jatkuva positiivinen esijännite substraatissa ja tietty negatiivinen esijännite filamentissa saavat elektronit pommittamaan substraattia, jolloin pintavety desorboituu. Desorption tuloksena timanttikalvon laskeutumisnopeus kasvaa (noin 10 mm/h), tekniikka tunnetaan elektroniavusteisena HFCVD:nä. Kun esijännite on riittävän korkea vakaan plasmapurkauksen aikaansaamiseksi, H2:n ja hiilivetyjen hajoaminen lisääntyy dramaattisesti, mikä lopulta johtaa kasvunopeuden kasvuun. Kun esijännitteen napaisuus käännetään (substraatti on negatiivisesti esijännitetty), substraatilla tapahtuu ionipommitusta, mikä johtaa timantin ydintymisen lisääntymiseen ei-timanttisilla substraateilla. Toinen muunnelma on yhden kuuman filamentin korvaaminen useilla eri filamenteilla tasaisen kerrostumisen ja lopulta suuren timanttikalvon alueen saavuttamiseksi. HFCVD:n haittana on, että filamentin terminen haihtuminen voi muodostaa epäpuhtauksia timanttikalvoon.
(2) Mikroaaltoplasma-CVD (MWCVD)
1970-luvulla tutkijat havaitsivat, että atomivedyn pitoisuutta voitiin lisätä käyttämällä tasavirtaplasmaa. Tämän seurauksena plasmasta tuli toinen menetelmä timanttikalvojen muodostumisen edistämiseksi hajottamalla H2 atomivedyksi ja aktivoimalla hiilipohjaisia atomiryhmiä. Tasavirtaplasman lisäksi kaksi muuta plasmatyyppiä on herättänyt huomiota. Mikroaaltoplasma CVD:n viritystaajuus on 2,45 GHz ja RF-plasma CVD:n viritystaajuus on 13,56 MHz. Mikroaaltoplasmat ovat ainutlaatuisia siinä, että mikroaaltotaajuus indusoi elektronivärähtelyjä. Kun elektronit törmäävät kaasun atomien tai molekyylien kanssa, syntyy korkea dissosiaationopeus. Mikroaaltoplasmaa kutsutaan usein aineeksi, jossa on "kuumia" elektroneja, "kylmiä" ioneja ja neutraaleja hiukkasia. Ohutkalvopinnoituksen aikana mikroaallot tulevat plasmalla tehostettuun CVD-synteesikammioon ikkunan kautta. Luminoiva plasma on yleensä pallomaisen muotoinen, ja pallon koko kasvaa mikroaaltojen tehon myötä. Timanttiohutkalvot kasvatetaan substraatille luminesoivan alueen kulmassa, eikä substraatin tarvitse olla suorassa kosketuksessa luminesoivan alueen kanssa.
–Tämä artikkeli on julkaistutyhjiöpinnoituskoneiden valmistajaGuangdong Zhenhua
Julkaisun aika: 19. kesäkuuta 2024