Varmfilament-CVD är den tidigaste och mest populära metoden för att odla diamant vid lågt tryck. 1982 upphettade Matsumoto et al. ett eldfast metallfilament till över 2000 °C, vid vilken temperatur H2-gasen som passerar genom filamentet lätt producerar väteatomer. Produktionen av atomärt väte under kolvätepyrolys ökade avsättningshastigheten för diamantfilmer. Diamant avsätts selektivt och grafitbildning hämmas, vilket resulterar i diamantfilmavsättningshastigheter i storleksordningen mm/h, vilket är en mycket hög avsättningshastighet för de metoder som vanligtvis används inom industrin. HFCVD kan utföras med en mängd olika kolkällor, såsom metan, propan, acetylen och andra kolväten, och till och med vissa syrehaltiga kolväten, såsom aceton, etanol och metanol. Tillsatsen av syrehaltiga grupper breddar temperaturintervallet för diamantavsättning.
Förutom det typiska HFCVD-systemet finns det ett antal modifieringar av HFCVD-systemet. Den vanligaste är ett kombinerat DC-plasma- och HFCVD-system. I detta system kan en förspänning appliceras på substratet och filamentet. En konstant positiv förspänning på substratet och en viss negativ förspänning på filamentet får elektroner att bombardera substratet, vilket gör att ytväte kan desorberas. Resultatet av desorptionen är en ökning av diamantfilmens avsättningshastighet (cirka 10 mm/h), en teknik som kallas elektronassisterad HFCVD. När förspänningen är tillräckligt hög för att skapa en stabil plasmaurladdning ökar nedbrytningen av H2 och kolväten dramatiskt, vilket i slutändan leder till en ökning av tillväxthastigheten. När polariteten hos förspänningen reverseras (substratet är negativt förspänt) sker jonbombardemang på substratet, vilket leder till en ökning av diamantkärnbildning på icke-diamantsubstrat. En annan modifiering är att ersätta ett enda varmt filament med flera olika filament för att uppnå enhetlig avsättning och slutligen en stor yta av diamantfilm. Nackdelen med HFCVD är att den termiska avdunstningen av filamentet kan bilda föroreningar i diamantfilmen.
(2) Mikrovågsplasma-CVD (MWCVD)
På 1970-talet upptäckte forskare att koncentrationen av atomärt väte kunde ökas med hjälp av likströmsplasma. Som ett resultat blev plasma en annan metod för att främja bildandet av diamantfilmer genom att sönderdela H2 till atomärt väte och aktivera kolbaserade atomgrupper. Förutom likströmsplasma har två andra typer av plasma också uppmärksammats. Mikrovågsplasma-CVD har en excitationsfrekvens på 2,45 GHZ, och RF-plasma-CVD har en excitationsfrekvens på 13,56 MHz. Mikrovågsplasmor är unika genom att mikrovågsfrekvensen inducerar elektronvibrationer. När elektroner kolliderar med gasatomer eller -molekyler produceras en hög dissociationshastighet. Mikrovågsplasma kallas ofta för materia med "heta" elektroner, "kalla" joner och neutrala partiklar. Under tunnfilmsavsättning kommer mikrovågor in i den plasmaförstärkta CVD-synteskammaren genom ett fönster. Det luminescerande plasmat är i allmänhet sfäriskt i formen, och sfärens storlek ökar med mikrovågseffekten. Diamanttunna filmer odlas på ett substrat i ett hörn av det luminescerande området, och substratet behöver inte vara i direkt kontakt med det luminescerande området.
–Denna artikel är publicerad avtillverkare av vakuumbeläggningsmaskinerGuangdong Zhenhua
Publiceringstid: 19 juni 2024