פירוליזה של יהלום חם (CVD) היא השיטה המוקדמת והפופולרית ביותר לגידול יהלומים בלחץ נמוך. בשנת 1982, מאטסומוטו ועמיתיו חיממו פילמנט מתכת עקשן ליותר מ-2000 מעלות צלזיוס, בטמפרטורה שבה גז ה-H2 העובר דרך הפילמנט מייצר בקלות אטומי מימן. ייצור המימן האטומי במהלך פירוליזה של פחמימנים הגביר את קצב השקיעה של שכבות היהלום. היהלום מושקע באופן סלקטיבי ויצירת הגרפיט מעוכבת, וכתוצאה מכך קצב השקיעה של שכבות היהלום בסדר גודל של מ"מ/שעה, שהוא קצב שקיעה גבוה מאוד עבור השיטות הנפוצות בתעשייה. ניתן לבצע HFCVD באמצעות מגוון מקורות פחמן, כגון מתאן, פרופאן, אצטילן ופחמימנים אחרים, ואפילו כמה פחמימנים המכילים חמצן, כגון אצטון, אתנול ומתנול. הוספת קבוצות המכילות חמצן מרחיבה את טווח הטמפרטורות לשקיעת יהלומים.
בנוסף למערכת HFCVD הטיפוסית, ישנם מספר שינויים במערכת HFCVD. הנפוצה ביותר היא מערכת משולבת של פלזמה DC ו-HFCVD. במערכת זו, ניתן להפעיל מתח הטיה על המצע והסיב. הטיה חיובית קבועה על המצע והטיה שלילית מסוימת על הסיב גורמות לאלקטרונים להפציץ את המצע, מה שמאפשר למימן על פני השטח להיספג. תוצאת הספיגה היא עלייה בקצב השקיעה של סרט היהלום (כ-10 מ"מ/שעה), טכניקה המכונה HFCVD בסיוע אלקטרונים. כאשר מתח ההטיה גבוה מספיק כדי ליצור פריקת פלזמה יציבה, הפירוק של H2 ופחמימנים עולה באופן דרמטי, מה שמוביל בסופו של דבר לעלייה בקצב הגדילה. כאשר הקוטביות של ההטיה מתהפכת (המצע מוטה שלילית), מתרחשת הפצצת יונים על המצע, מה שמוביל לעלייה ביצירת התגרענות של יהלומים על מצעים שאינם יהלום. שינוי נוסף הוא החלפת סיב חם יחיד במספר סיבים שונים על מנת להשיג שיקוע אחיד ובסופו של דבר שטח גדול של סרט יהלום. החיסרון של HFCVD הוא שהאידוי התרמי של הסיב יכול ליצור מזהמים בסרט היהלום.
(2) CVD פלזמה מיקרוגל (MWCVD)
בשנות ה-70, מדענים גילו שניתן להגדיל את ריכוז המימן האטומי באמצעות פלזמה DC. כתוצאה מכך, פלזמה הפכה לשיטה נוספת לקידום היווצרות שכבות יהלומים על ידי פירוק H2 למימן אטומי והפעלת קבוצות אטומיות מבוססות פחמן. בנוסף לפלזמה DC, שני סוגים נוספים של פלזמה זכו גם הם לתשומת לב. פלזמת המיקרוגל CVD בעלת תדר עירור של 2.45 GHz, ופלזמת ה-RF CVD בעלת תדר עירור של 13.56 MHz. פלזמות מיקרוגל ייחודיות בכך שתדר המיקרוגל גורם לתנודות אלקטרונים. כאשר אלקטרונים מתנגשים באטומי או מולקולות גז, נוצר קצב דיסוציאציה גבוה. פלזמת מיקרוגל מכונה לעתים קרובות חומר עם אלקטרונים "חמים", יונים "קרים" וחלקיקים ניטרליים. במהלך שקיעת שכבה דקה, מיקרוגלים נכנסים לתא הסינתזה של CVD משופר בפלזמה דרך חלון. הפלזמה הזוהרת היא בדרך כלל בצורת כדורית, וגודל הכדור גדל עם עוצמת המיקרוגל. שכבות דקות של יהלום גדלות על מצע בפינה של האזור הזוהר, והמצע אינו חייב להיות במגע ישיר עם האזור הזוהר.
–מאמר זה פורסם על ידייצרן מכונות ציפוי ואקוםגואנגדונג ז'נהואה
זמן פרסום: 19 ביוני 2024