Горячая нить CVD является самым ранним и популярным методом выращивания алмаза при низком давлении. 1982 Мацумото и др. нагрели тугоплавкую металлическую нить до температуры более 2000 °C, при которой газ H2, проходящий через нить, легко производит атомы водорода. Производство атомарного водорода во время пиролиза углеводородов увеличило скорость осаждения алмазных пленок. Алмаз селективно осаждается, а образование графита ингибируется, что приводит к скорости осаждения алмазной пленки порядка мм/ч, что является очень высокой скоростью осаждения для методов, обычно используемых в промышленности. HFCVD можно выполнять с использованием различных источников углерода, таких как метан, пропан, ацетилен и другие углеводороды, и даже некоторых кислородсодержащих углеводородов, таких как ацетон, этанол и метанол. Добавление кислородсодержащих групп расширяет температурный диапазон для осаждения алмазов.
В дополнение к типичной системе HFCVD существует ряд модификаций системы HFCVD. Наиболее распространенной является комбинированная система DC-плазмы и HFCVD. В этой системе напряжение смещения может быть приложено к подложке и нити. Постоянное положительное смещение на подложке и определенное отрицательное смещение на нити заставляют электроны бомбардировать подложку, позволяя поверхностный водород десорбироваться. Результатом десорбции является увеличение скорости осаждения алмазной пленки (около 10 мм/ч), метод, известный как электронно-ассистируемый HFCVD. когда напряжение смещения достаточно высоко для создания стабильного плазменного разряда, разложение H2 и углеводородов резко увеличивается, что в конечном итоге приводит к увеличению скорости роста. Когда полярность смещения меняется на обратную (подложка смещена отрицательно), на подложке происходит ионная бомбардировка, что приводит к увеличению зародышеобразования алмаза на неалмазных подложках. Еще одной модификацией является замена одной горячей нити на несколько различных нитей для достижения равномерного осаждения и в конечном итоге большой площади алмазной пленки. Недостатком HFCVD является то, что термическое испарение нити может привести к образованию загрязнений в алмазной пленке.
(2) Микроволновая плазменная химическая осаждение из газовой фазы (MWCVD)
В 1970-х годах ученые обнаружили, что концентрацию атомарного водорода можно увеличить с помощью плазмы постоянного тока. В результате плазма стала еще одним методом, способствующим формированию алмазных пленок путем разложения H2 на атомарный водород и активации атомных групп на основе углерода. Помимо плазмы постоянного тока, внимание привлекли также два других типа плазмы. Микроволновая плазменная CVD имеет частоту возбуждения 2,45 ГГц, а радиочастотная плазменная CVD имеет частоту возбуждения 13,56 МГц. Микроволновая плазма уникальна тем, что микроволновая частота вызывает колебания электронов. Когда электроны сталкиваются с атомами или молекулами газа, возникает высокая скорость диссоциации. Микроволновую плазму часто называют материей с «горячими» электронами, «холодными» ионами и нейтральными частицами. Во время осаждения тонкой пленки микроволны попадают в камеру синтеза CVD с плазменным усилением через окно. Люминесцентная плазма, как правило, имеет сферическую форму, а размер сферы увеличивается с мощностью микроволн. Тонкие алмазные пленки выращиваются на подложке в углу люминесцентной области, при этом подложка не обязательно должна находиться в прямом контакте с люминесцентной областью.
–Эта статья опубликованапроизводитель вакуумных напылительных машинГуандун Чжэньхуа
Время публикации: 19 июня 2024 г.