A deposição química de vapor assistida por filamento quente (HFCVD) é o método mais antigo e popular para o crescimento 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 facilmente 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 oxigenados, 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, existem diversas modificações para o sistema HFCVD. A mais comum é um sistema combinado de plasma DC e HFCVD. Nesse 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 a dessorção do hidrogênio superficial. 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 assistida 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 polaridade da tensão é invertida (o substrato é polarizado negativamente), ocorre bombardeio iônico no substrato, levando a um aumento na nucleação de diamante em substratos não diamantíferos. Outra modificação consiste na substituição de um único filamento quente por vários filamentos diferentes, a fim de obter uma deposição uniforme e, consequentemente, 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) Deposição química de vapor por 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 (CC). 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 CC, outros dois tipos de plasma também receberam atenção. O plasma de micro-ondas para deposição química em fase vapor (CVD) tem uma frequência de excitação de 2,45 GHz, e o plasma de radiofrequência (CVD) para deposição química em fase vapor (RF) tem uma frequência de excitação de 13,56 MHz. Os plasmas de micro-ondas são únicos porque a frequência das micro-ondas induz vibrações eletrônicas. Quando os elétrons colidem com átomos ou moléculas de gás, uma alta taxa de dissociação é produzida. O plasma de micro-ondas é frequentemente descrito como matéria com elétrons "quentes", íons "frios" e partículas neutras. Durante a deposição de filmes finos, as micro-ondas entram na câmara de síntese CVD aprimorada por plasma através de uma janela. O plasma luminescente geralmente tem formato esférico, e o tamanho da esfera aumenta com a potência das 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
Data da publicação: 19 de junho de 2024