Depunerea chimică în stadiu incipient (CVD) cu filament fierbinte este cea mai veche și mai populară metodă de creștere a diamantelor la presiune scăzută. În 1982, Matsumoto și colab. au încălzit un filament metalic refractar la peste 2000°C, temperatură la care gazul H2 care trece prin filament produce cu ușurință atomi de hidrogen. Producerea de hidrogen atomic în timpul pirolizei hidrocarburilor a crescut rata de depunere a peliculelor de diamant. Diamantul este depus selectiv, iar formarea grafitului este inhibată, rezultând rate de depunere a peliculelor de diamant de ordinul mm/h, ceea ce reprezintă o rată de depunere foarte mare pentru metodele utilizate în mod obișnuit în industrie. Depunerea chimică în stadiu incipient (HFCVD) poate fi efectuată folosind o varietate de surse de carbon, cum ar fi metanul, propanul, acetilena și alte hidrocarburi, și chiar unele hidrocarburi care conțin oxigen, cum ar fi acetona, etanolul și metanolul. Adăugarea de grupări care conțin oxigen lărgește intervalul de temperatură pentru depunerea diamantelor.
Pe lângă sistemul HFCVD tipic, există o serie de modificări ale sistemului HFCVD. Cea mai comună este un sistem combinat de plasmă DC și HFCVD. În acest sistem, se poate aplica o tensiune de polarizare substratului și filamentului. O polarizare pozitivă constantă pe substrat și o anumită polarizare negativă pe filament determină electronii să bombardeze substratul, permițând hidrogenului de suprafață să se desorbească. Rezultatul desorbției este o creștere a ratei de depunere a peliculei de diamant (aproximativ 10 mm/h), o tehnică cunoscută sub numele de HFCVD asistată de electroni. Când tensiunea de polarizare este suficient de mare pentru a crea o descărcare stabilă a plasmei, descompunerea H2 și a hidrocarburilor crește dramatic, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere a ratei de creștere. Când polaritatea polarizării este inversată (substratul este polarizat negativ), are loc bombardamentul cu ioni pe substrat, ducând la o creștere a nucleației diamantelor pe substraturile fără diamant. O altă modificare este înlocuirea unui singur filament fierbinte cu mai multe filamente diferite pentru a obține o depunere uniformă și, în cele din urmă, o suprafață mare de peliculă de diamant. Dezavantajul HFCVD este că evaporarea termică a filamentului poate forma contaminanți în pelicula de diamant.
(2) Depunere chimică de vapori (CVD) cu plasmă cu microunde (MWCVD)
În anii 1970, oamenii de știință au descoperit că concentrația de hidrogen atomic putea fi crescută folosind plasma DC. Drept urmare, plasma a devenit o altă metodă de a promova formarea peliculelor de diamant prin descompunerea H2 în hidrogen atomic și activarea grupărilor atomice pe bază de carbon. Pe lângă plasma DC, alte două tipuri de plasmă au atras atenția. CVD-ul cu plasmă cu microunde are o frecvență de excitație de 2,45 GHz, iar CVD-ul cu plasmă RF are o frecvență de excitație de 13,56 MHz. Plasmele cu microunde sunt unice prin faptul că frecvența microundelor induce vibrații electronice. Când electronii se ciocnesc cu atomii sau moleculele de gaz, se produce o rată mare de disociere. Plasma cu microunde este adesea denumită materie cu electroni „fierbinți”, ioni „reci” și particule neutre. În timpul depunerii peliculelor subțiri, microundele intră în camera de sinteză CVD îmbunătățită cu plasmă printr-o fereastră. Plasma luminescentă are în general o formă sferică, iar dimensiunea sferei crește odată cu puterea microundelor. Peliculele subțiri de diamant sunt crescute pe un substrat într-un colț al regiunii luminescente, iar substratul nu trebuie să fie în contact direct cu regiunea luminescentă.
–Acest articol este publicat deproducător de mașini de acoperire în vidGuangdong Zhenhua
Data publicării: 19 iunie 2024