CVD s horúcim filamentom je najstaršia a najpopulárnejšia metóda pestovania diamantu pri nízkom tlaku. V roku 1982 Matsumoto a kol. zahriali žiaruvzdorné kovové vlákno na viac ako 2000 °C, pri ktorej plynný H2 prechádzajúci cez vlákno ľahko produkuje atómy vodíka. Produkcia atómového vodíka počas pyrolýzy uhľovodíkov zvýšila rýchlosť ukladania diamantových filmov. Diamant sa selektívne ukladá a tvorba grafitu je inhibovaná, čo vedie k rýchlosti ukladania diamantového filmu rádovo mm/h, čo je veľmi vysoká rýchlosť ukladania pre metódy bežne používané v priemysle. HFCVD sa môže vykonávať s použitím rôznych zdrojov uhlíka, ako je metán, propán, acetylén a iné uhľovodíky, a dokonca aj niektoré uhľovodíky obsahujúce kyslík, ako je acetón, etanol a metanol. Pridanie skupín obsahujúcich kyslík rozširuje teplotný rozsah pre ukladanie diamantov.
Okrem typického systému HFCVD existuje množstvo modifikácií systému HFCVD. Najbežnejším je kombinovaný systém DC plazmy a HFCVD. V tomto systéme je možné na substrát a vlákno aplikovať predpätie. Konštantné kladné predpätie na substráte a určité záporné predpätie na vlákne spôsobuje, že elektróny bombardujú substrát, čo umožňuje desorpciu povrchového vodíka. Výsledkom desorpcie je zvýšenie rýchlosti nanášania diamantového filmu (približne 10 mm/h), čo je technika známa ako elektrónmi asistované HFCVD. Keď je predpätie dostatočne vysoké na vytvorenie stabilného plazmového výboja, rozklad H2 a uhľovodíkov sa dramaticky zvyšuje, čo v konečnom dôsledku vedie k zvýšeniu rýchlosti rastu. Keď sa polarita predpätia obráti (substrát je záporne predpätý), dochádza k bombardovaniu iónmi na substráte, čo vedie k zvýšeniu nukleácie diamantov na nediamantových substrátoch. Ďalšou modifikáciou je nahradenie jedného horúceho vlákna niekoľkými rôznymi vláknami, aby sa dosiahlo rovnomerné nanášanie a v konečnom dôsledku veľká plocha diamantového filmu. Nevýhodou HFCVD je, že tepelné odparovanie vlákna môže viesť k tvorbe kontaminantov v diamantovom filme.
(2) Mikrovlnná plazmová CVD (MWCVD)
V 70. rokoch 20. storočia vedci zistili, že koncentráciu atómového vodíka je možné zvýšiť pomocou jednosmernej plazmy. V dôsledku toho sa plazma stala ďalšou metódou na podporu tvorby diamantových filmov rozkladom H2 na atómový vodík a aktiváciou atómových skupín na báze uhlíka. Okrem jednosmernej plazmy sa pozornosť venovala aj dvom ďalším typom plazmy. CVD s mikrovlnnou plazmou má excitačnú frekvenciu 2,45 GHz a CVD s rádiofrekvenčnou plazmou má excitačnú frekvenciu 13,56 MHz. Mikrovlnné plazmy sú jedinečné v tom, že mikrovlnná frekvencia indukuje vibrácie elektrónov. Keď sa elektróny zrazia s atómami alebo molekulami plynu, vzniká vysoká rýchlosť disociácie. Mikrovlnná plazma sa často označuje ako hmota s „horúcimi“ elektrónmi, „studenými“ iónmi a neutrálnymi časticami. Počas nanášania tenkých vrstiev vstupujú mikrovlny do plazmou vylepšenej komory na syntézu CVD cez okno. Luminiscenčná plazma má vo všeobecnosti guľovitý tvar a veľkosť gule sa zväčšuje s výkonom mikrovln. Tenké diamantové filmy sa pestujú na substráte v rohu luminiscenčnej oblasti a substrát nemusí byť v priamom kontakte s luminiscenčnou oblasťou.
–Tento článok vydávavýrobca vákuových lakovacích strojovGuangdong Zhenhua
Čas uverejnenia: 19. júna 2024