열 필라멘트 CVD는 저압에서 다이아몬드를 성장시키는 가장 오래되고 널리 사용되는 방법입니다. 1982년 마츠모토(Matsumoto) 등은 내화성 금속 필라멘트를 2000°C 이상으로 가열했는데, 이 온도에서 필라멘트를 통과하는 H2 가스는 수소 원자를 쉽게 생성합니다. 탄화수소 열분해 과정에서 생성된 수소 원자는 다이아몬드 박막의 증착 속도를 증가시켰습니다. 다이아몬드는 선택적으로 증착되고 흑연 형성은 억제되어 다이아몬드 박막 증착 속도가 시간당 mm 수준으로 향상되었습니다. 이는 산업계에서 일반적으로 사용되는 방법 중 매우 높은 증착 속도입니다. HFCVD는 메탄, 프로판, 아세틸렌 및 기타 탄화수소와 같은 다양한 탄소원과 아세톤, 에탄올, 메탄올과 같은 일부 산소 함유 탄화수소를 사용하여 수행할 수 있습니다. 산소 함유기를 첨가하면 다이아몬드 증착 온도 범위가 넓어집니다.
일반적인 HFCVD 시스템 외에도 HFCVD 시스템에는 여러 가지 변형이 있습니다. 가장 일반적인 것은 DC 플라즈마와 HFCVD를 결합한 시스템입니다. 이 시스템에서는 기판과 필라멘트에 바이어스 전압을 인가할 수 있습니다. 기판에 일정한 양의 바이어스를, 필라멘트에 일정한 음의 바이어스를 인가하면 전자가 기판에 충돌하여 표면 수소가 탈착됩니다. 이러한 탈착의 결과로 다이아몬드 박막의 증착 속도가 증가합니다(약 10mm/h). 이 기술은 전자 보조 HFCVD(electron-assisted HFCVD)로 알려져 있습니다. 바이어스 전압이 안정적인 플라즈마 방전을 생성할 만큼 충분히 높으면 수소(H₂)와 탄화수소의 분해가 급격히 증가하여 궁극적으로 성장 속도가 증가합니다. 바이어스 극성이 반전되면(기판이 음의 바이어스) 기판에서 이온 충돌이 발생하여 다이아몬드가 아닌 기판에서 다이아몬드 핵생성이 증가합니다. 또 다른 변형 방법은 균일한 증착과 궁극적으로 넓은 면적의 다이아몬드 필름을 얻기 위해 하나의 뜨거운 필라멘트를 여러 개의 다른 필라멘트로 대체하는 것입니다. HFCVD의 단점은 필라멘트의 열 증발로 인해 다이아몬드 필름에 오염 물질이 형성될 수 있다는 것입니다.
(2) 마이크로파 플라즈마 CVD(MWCVD)
1970년대에 과학자들은 직류 플라즈마를 이용하여 원자 수소의 농도를 높일 수 있다는 것을 발견했습니다. 그 결과, 플라즈마는 수소(H₂)를 원자 수소로 분해하고 탄소 기반 원자단을 활성화하여 다이아몬드 박막 형성을 촉진하는 또 다른 방법이 되었습니다. 직류 플라즈마 외에도 두 가지 다른 유형의 플라즈마가 주목을 받았습니다. 마이크로파 플라즈마 CVD는 2.45GHz의 여기 주파수를, RF 플라즈마 CVD는 13.56MHz의 여기 주파수를 갖습니다. 마이크로파 플라즈마는 마이크로파 주파수가 전자 진동을 유도한다는 점에서 독특합니다. 전자가 기체 원자나 분자와 충돌하면 높은 해리 속도가 생성됩니다. 마이크로파 플라즈마는 종종 "뜨거운" 전자, "차가운" 이온, 그리고 중성 입자를 가진 물질로 불립니다. 박막 증착 과정에서 마이크로파는 창을 통해 플라즈마 강화 CVD 합성 챔버로 유입됩니다. 발광 플라즈마는 일반적으로 구형이며, 구형의 크기는 마이크로파 전력에 따라 증가합니다. 다이아몬드 박막은 발광 영역의 모서리에 있는 기판 위에 성장되며, 기판은 발광 영역과 직접 접촉할 필요가 없습니다.
–이 기사는 다음에서 발행합니다.진공 코팅기 제조업체광둥진화
게시 시간: 2024년 6월 19일