A CVD por filamento quente é o método mais antigo e popular de cultivo de diamante a baixa pressão. Em 1982, Matsumoto et al. aqueceram um filamento de metal refratário a mais de 2000 °C, temperatura na qual o gás H2 que passa pelo filamento produz prontamente átomos de hidrogênio. A produção de hidrogênio atômico durante a pirólise de hidrocarbonetos aumentou a taxa de deposição de filmes de diamante. O diamante é depositado seletivamente e a formação de grafite é inibida, resultando em taxas de deposição de filmes de diamante da ordem de mm/h, o que é uma taxa de deposição muito alta para os métodos comumente usados na indústria. A HFCVD pode ser realizada usando uma variedade de fontes de carbono, como metano, propano, acetileno e outros hidrocarbonetos, e até mesmo alguns hidrocarbonetos contendo oxigênio, como acetona, etanol e metanol. A adição de grupos contendo oxigênio amplia a faixa de temperatura para a deposição de diamante.
Além do sistema HFCVD típico, há uma série de modificações no sistema HFCVD. O mais comum é um sistema combinado de plasma DC e HFCVD. Neste sistema, uma tensão de polarização pode ser aplicada ao substrato e ao filamento. Uma polarização positiva constante no substrato e uma certa polarização negativa no filamento fazem com que os elétrons bombardeiem o substrato, permitindo que o hidrogênio da superfície seja dessorvido. O resultado da dessorção é um aumento na taxa de deposição do filme de diamante (cerca de 10 mm/h), uma técnica conhecida como HFCVD assistido por elétrons. Quando a tensão de polarização é alta o suficiente para criar uma descarga de plasma estável, a decomposição de H2 e hidrocarbonetos aumenta drasticamente, o que, em última análise, leva a um aumento na taxa de crescimento. Quando a polarização da polarização é invertida (o substrato é polarizado negativamente), ocorre o bombardeamento de íons no substrato, levando a um aumento na nucleação de diamante em substratos sem diamante. Outra modificação é a substituição de um único filamento quente por vários filamentos diferentes para obter uma deposição uniforme e, finalmente, uma grande área de filme de diamante. A desvantagem do HFCVD é que a evaporação térmica do filamento pode formar contaminantes no filme de diamante.
(2) CVD de plasma de micro-ondas (MWCVD)
Na década de 1970, cientistas descobriram que a concentração de hidrogênio atômico poderia ser aumentada usando plasma de corrente contínua. Como resultado, o plasma tornou-se outro método para promover a formação de filmes de diamante, decompondo H2 em hidrogênio atômico e ativando grupos atômicos à base de carbono. Além do plasma de corrente contínua, dois outros tipos de plasma também receberam atenção. O plasma de micro-ondas CVD tem uma frequência de excitação de 2,45 GHz, e o plasma de RF CVD tem uma frequência de excitação de 13,56 MHz. Os plasmas de micro-ondas são únicos, pois a frequência de micro-ondas induz vibrações eletrônicas. Quando elétrons colidem com átomos ou moléculas de gás, uma alta taxa de dissociação é produzida. O plasma de micro-ondas é frequentemente referido como matéria com elétrons "quentes", íons "frios" e partículas neutras. Durante a deposição de filme fino, as micro-ondas entram na câmara de síntese de CVD aprimorada por plasma através de uma janela. O plasma luminescente tem geralmente formato esférico, e o tamanho da esfera aumenta com a potência de micro-ondas. Filmes finos de diamante são cultivados em um substrato em um canto da região luminescente, e o substrato não precisa estar em contato direto com a região luminescente.
–Este artigo foi publicado porfabricante de máquinas de revestimento a vácuoGuangdongZhenhua
Horário da publicação: 19/06/2024