CVD z gorącym włóknem (hot filament CVD) to najwcześniejsza i najpopularniejsza metoda hodowli diamentów pod niskim ciśnieniem. W 1982 roku Matsumoto i in. podgrzali ogniotrwały włókno metalowe do ponad 2000°C, w której to temperaturze gazowy wodór przepływający przez włókno łatwo wytwarzał atomy wodoru. Produkcja wodoru atomowego podczas pirolizy węglowodorów zwiększyła szybkość osadzania warstw diamentowych. Diament osadza się selektywnie, a tworzenie grafitu jest hamowane, co skutkuje szybkością osadzania warstw diamentowych rzędu mm/h, co jest bardzo wysoką szybkością osadzania dla metod powszechnie stosowanych w przemyśle. HFCVD można przeprowadzić z wykorzystaniem różnych źródeł węgla, takich jak metan, propan, acetylen i inne węglowodory, a nawet niektórych węglowodorów zawierających tlen, takich jak aceton, etanol i metanol. Dodanie grup zawierających tlen poszerza zakres temperatur osadzania diamentów.
Oprócz typowego systemu HFCVD, istnieje szereg modyfikacji systemu HFCVD. Najpowszechniejszym jest połączony system plazmy DC i HFCVD. W tym systemie do podłoża i włókna można przyłożyć napięcie polaryzacji. Stałe dodatnie napięcie polaryzacji podłoża i pewne ujemne napięcie polaryzacji włókna powoduje bombardowanie podłoża elektronami, umożliwiając desorpcję wodoru powierzchniowego. Rezultatem desorpcji jest wzrost szybkości osadzania warstwy diamentowej (około 10 mm/h), technika znana jako wspomagana elektronami metoda HFCVD. Gdy napięcie polaryzacji jest wystarczająco wysokie, aby wytworzyć stabilne wyładowanie plazmowe, rozkład H2 i węglowodorów gwałtownie wzrasta, co ostatecznie prowadzi do wzrostu szybkości wzrostu. Gdy polaryzacja polaryzacji ulega odwróceniu (podłoże jest ujemnie spolaryzowane), podłoże ulega bombardowaniu jonami, co prowadzi do wzrostu zarodkowania diamentu na podłożach innych niż diament. Inną modyfikacją jest zastąpienie pojedynczego gorącego włókna kilkoma różnymi włóknami w celu uzyskania równomiernego osadzania i ostatecznie dużej powierzchni filmu diamentowego. Wadą HFCVD jest to, że termiczne parowanie włókna może powodować powstawanie zanieczyszczeń w filmie diamentowym.
(2) CVD plazmowe mikrofalowe (MWCVD)
W latach 70. XX wieku naukowcy odkryli, że stężenie wodoru atomowego można zwiększyć za pomocą plazmy prądu stałego. W rezultacie plazma stała się kolejną metodą wspomagania tworzenia warstw diamentowych poprzez rozkład H2 na wodór atomowy i aktywację grup atomowych opartych na węglu. Oprócz plazmy prądu stałego, uwagę zwrócono również na dwa inne rodzaje plazmy. Mikrofalowe CVD plazmowe ma częstotliwość wzbudzenia 2,45 GHz, a RF CVD plazmowe ma częstotliwość wzbudzenia 13,56 MHz. Plazmy mikrofalowe są wyjątkowe, ponieważ częstotliwość mikrofal indukuje drgania elektronów. Gdy elektrony zderzają się z atomami lub cząsteczkami gazu, powstaje wysoka szybkość dysocjacji. Plazma mikrofalowa jest często określana jako materia z „gorącymi” elektronami, „zimnymi” jonami i cząsteczkami neutralnymi. Podczas osadzania cienkich warstw mikrofale wnikają do komory syntezy CVD wspomaganej plazmą przez okienko. Plazma luminescencyjna ma zazwyczaj kształt kulisty, a rozmiar kuli zwiększa się wraz z mocą mikrofal. Cienkie warstwy diamentów wytwarzane są na podłożu znajdującym się w narożniku obszaru luminescencyjnego. Podłoże nie musi mieć bezpośredniego kontaktu z obszarem luminescencyjnym.
– Artykuł ten został opublikowany przezproducent maszyn do powlekania próżniowegoGuangdong Zhenhua
Czas publikacji: 19 czerwca 2024 r.