ฟิลาเมนต์ร้อน CVD เป็นวิธีการปลูกเพชรที่ความดันต่ำที่เก่าแก่ที่สุดและเป็นที่นิยมที่สุด ในปี 1982 Matsumoto และคณะได้ให้ความร้อนกับฟิลาเมนต์โลหะที่ทนไฟจนมีอุณหภูมิสูงกว่า 2,000°C ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ก๊าซ H2 ที่ผ่านฟิลาเมนต์จะผลิตอะตอมไฮโดรเจนได้อย่างง่ายดาย การผลิตอะตอมไฮโดรเจนระหว่างการไพโรไลซิสของไฮโดรคาร์บอนจะเพิ่มอัตราการสะสมของฟิล์มเพชร เพชรถูกสะสมอย่างเลือกเฟ้นและการก่อตัวของกราไฟต์จะถูกยับยั้ง ส่งผลให้มีอัตราการสะสมฟิล์มเพชรในระดับมิลลิเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งถือเป็นอัตราการสะสมที่สูงมากสำหรับวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม HFCVD สามารถทำได้โดยใช้แหล่งคาร์บอนต่างๆ เช่น มีเทน โพรเพน อะเซทิลีน และไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ และแม้แต่ไฮโดรคาร์บอนที่มีออกซิเจนบางชนิด เช่น อะซิโตน เอธานอล และเมทานอล การเติมกลุ่มที่มีออกซิเจนจะขยายช่วงอุณหภูมิสำหรับการสะสมเพชร
นอกจากระบบ HFCVD ทั่วไปแล้ว ยังมีการปรับเปลี่ยนระบบ HFCVD อีกหลายรูปแบบ ระบบที่พบมากที่สุดคือระบบ DC plasma และ HFCVD ร่วมกัน ในระบบนี้ แรงดันไฟฟ้าไบอัสสามารถนำไปใช้กับพื้นผิวและเส้นใยได้ แรงดันไฟฟ้าไบอัสบวกคงที่บนพื้นผิวและแรงดันไฟฟ้าไบอัสลบบางค่าบนเส้นใยทำให้อิเล็กตรอนพุ่งไปที่พื้นผิว ทำให้ไฮโดรเจนบนพื้นผิวหลุดออก ผลลัพธ์ของการแยกตัวออกคืออัตราการสะสมของฟิล์มเพชรที่เพิ่มขึ้น (ประมาณ 10 มม./ชม.) ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่า HFCVD ที่ได้รับความช่วยเหลือจากอิเล็กตรอน เมื่อแรงดันไฟฟ้าไบอัสสูงพอที่จะสร้างการคายประจุพลาสม่าที่เสถียร การสลายตัวของ H2 และไฮโดรคาร์บอนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่อัตราการเติบโตที่เพิ่มขึ้น เมื่อขั้วของแรงดันไฟฟ้าไบอัสกลับด้าน (พื้นผิวมีแรงดันไฟฟ้าไบอัสลบ) ไอออนจะพุ่งไปที่พื้นผิว ส่งผลให้นิวเคลียสของเพชรเพิ่มขึ้นบนพื้นผิวที่ไม่ใช่เพชร การปรับเปลี่ยนอีกประการหนึ่งคือการเปลี่ยนเส้นใยร้อนเส้นเดียวด้วยเส้นใยที่แตกต่างกันหลายเส้นเพื่อให้เกิดการสะสมที่สม่ำเสมอและในที่สุดก็มีฟิล์มเพชรในพื้นที่ขนาดใหญ่ ข้อเสียของ HFCVD ก็คือการระเหยของเส้นใยด้วยความร้อนอาจทำให้เกิดสิ่งปนเปื้อนในฟิล์มเพชรได้
(2) ไมโครเวฟพลาสม่า CVD (MWCVD)
ในช่วงทศวรรษ 1970 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าความเข้มข้นของไฮโดรเจนในอะตอมสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยใช้พลาสมา DC เป็นผลให้พลาสมากลายเป็นอีกวิธีหนึ่งในการส่งเสริมการก่อตัวของฟิล์มเพชรโดยการสลาย H2 ให้เป็นไฮโดรเจนในอะตอมและกระตุ้นกลุ่มอะตอมที่มีคาร์บอน นอกจากพลาสมา DC แล้ว ยังมีพลาสมาอีกสองประเภทที่ได้รับความสนใจเช่นกัน พลาสมาไมโครเวฟ CVD มีความถี่ในการกระตุ้นที่ 2.45 GHZ และพลาสมา RF CVD มีความถี่ในการกระตุ้นที่ 13.56 MHz พลาสมาไมโครเวฟมีความพิเศษตรงที่ความถี่ไมโครเวฟทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนชนกับอะตอมหรือโมเลกุลของก๊าซ จะเกิดอัตราการแยกตัวสูง พลาสมาไมโครเวฟมักเรียกอีกอย่างว่าสสารที่มีอิเล็กตรอน "ร้อน" ไอออน "เย็น" และอนุภาคที่เป็นกลาง ในระหว่างการสะสมฟิล์มบาง ไมโครเวฟจะเข้าสู่ห้องสังเคราะห์ CVD ที่ได้รับการปรับปรุงด้วยพลาสมาผ่านหน้าต่าง พลาสมาเรืองแสงโดยทั่วไปจะมีรูปร่างเป็นทรงกลม และขนาดของทรงกลมจะเพิ่มขึ้นตามกำลังของไมโครเวฟ ฟิล์มบางเพชรจะเติบโตบนพื้นผิวในมุมของบริเวณเรืองแสง และพื้นผิวไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับบริเวณเรืองแสงโดยตรง
–บทความนี้เผยแพร่โดยผู้ผลิตเครื่องเคลือบสูญญากาศกว่างตงเจิ้นหัว
เวลาโพสต์ : 19 มิ.ย. 2567