การตกตะกอนด้วยไอระเหยของไส้ความร้อน (Hot filament CVD) เป็นวิธีการปลูกเพชรที่เก่าแก่และได้รับความนิยมมากที่สุดในสภาวะความดันต่ำ ในปี 1982 มัตสึโมโตะและคณะได้ให้ความร้อนแก่ไส้โลหะทนความร้อนจนถึงอุณหภูมิมากกว่า 2000°C ซึ่งที่อุณหภูมินี้ ก๊าซ H2 ที่ไหลผ่านไส้โลหะจะผลิตอะตอมไฮโดรเจนได้อย่างง่ายดาย การผลิตอะตอมไฮโดรเจนในระหว่างการสลายตัวของไฮโดรคาร์บอนด้วยความร้อนจะเพิ่มอัตราการตกตะกอนของฟิล์มเพชร เพชรจะถูกตกตะกอนอย่างเลือกสรร และการก่อตัวของกราไฟต์จะถูกยับยั้ง ส่งผลให้อัตราการตกตะกอนของฟิล์มเพชรอยู่ในระดับมิลลิเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นอัตราการตกตะกอนที่สูงมากเมื่อเทียบกับวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม การตกตะกอนด้วยไอระเหยของ ...
นอกจากระบบ HFCVD ทั่วไปแล้ว ยังมีการดัดแปลงระบบ HFCVD อีกหลายแบบ แบบที่พบได้บ่อยที่สุดคือระบบพลาสมา DC ร่วมกับ HFCVD ในระบบนี้ สามารถใช้แรงดันไบแอสกับพื้นผิวและไส้หลอดได้ แรงดันไบแอสบวกคงที่บนพื้นผิวและแรงดันไบแอสลบค่าหนึ่งบนไส้หลอดจะทำให้เกิดการพุ่งชนของอิเล็กตรอนไปยังพื้นผิว ส่งผลให้ไฮโดรเจนบนพื้นผิวระเหยออก ผลจากการระเหยนี้คืออัตราการตกตะกอนของฟิล์มเพชรที่เพิ่มขึ้น (ประมาณ 10 มม./ชม.) ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่า HFCVD ที่ใช้อิเล็กตรอนช่วย เมื่อแรงดันไบแอสสูงพอที่จะสร้างการปล่อยพลาสมาที่เสถียร การสลายตัวของ H2 และไฮโดรคาร์บอนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การเพิ่มอัตราการเติบโต เมื่อกลับขั้วของแรงดันไบแอส (พื้นผิวได้รับแรงดันไบแอสลบ) การพุ่งชนของไอออนจะเกิดขึ้นบนพื้นผิว ทำให้เกิดการก่อตัวของเพชรบนพื้นผิวที่ไม่ใช่เพชรเพิ่มขึ้น การปรับปรุงอีกอย่างหนึ่งคือการแทนที่ไส้หลอดความร้อนเดี่ยวด้วยไส้หลอดความร้อนหลายเส้น เพื่อให้ได้การตกตะกอนที่สม่ำเสมอและในที่สุดก็จะได้ฟิล์มเพชรในพื้นที่ขนาดใหญ่ ข้อเสียของ HFCVD คือการระเหยด้วยความร้อนของไส้หลอดอาจก่อให้เกิดสิ่งปนเปื้อนในฟิล์มเพชรได้
(2) ไมโครเวฟพลาสมา CVD (MWCVD)
ในช่วงทศวรรษ 1970 นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าสามารถเพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจนอะตอมได้โดยใช้พลาสมาแบบกระแสตรง (DC plasma) ส่งผลให้พลาสมากลายเป็นอีกวิธีหนึ่งในการส่งเสริมการก่อตัวของฟิล์มเพชรโดยการสลายตัวของ H2 ไปเป็นไฮโดรเจนอะตอมและกระตุ้นกลุ่มอะตอมที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ นอกจากพลาสมาแบบกระแสตรงแล้ว พลาสมาอีกสองประเภทก็ได้รับความสนใจเช่นกัน พลาสมาไมโครเวฟ CVD มีความถี่กระตุ้น 2.45 GHz และพลาสมา RF CVD มีความถี่กระตุ้น 13.56 MHz พลาสมาไมโครเวฟมีความพิเศษตรงที่ความถี่ไมโครเวฟเหนี่ยวนำให้เกิดการสั่นสะเทือนของอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนชนกับอะตอมหรือโมเลกุลของก๊าซ จะเกิดอัตราการแตกตัวสูง พลาสมาไมโครเวฟมักถูกกล่าวถึงว่าเป็นสสารที่มีอิเล็กตรอน "ร้อน" ไอออน "เย็น" และอนุภาคที่เป็นกลาง ในระหว่างการตกตะกอนฟิล์มบาง ไมโครเวฟจะเข้าสู่ห้องสังเคราะห์ CVD ที่เสริมด้วยพลาสมาผ่านทางหน้าต่าง พลาสมาเรืองแสงโดยทั่วไปจะมีรูปร่างทรงกลม และขนาดของทรงกลมจะเพิ่มขึ้นตามกำลังของไมโครเวฟ ฟิล์มเพชรบางถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวรองรับในมุมหนึ่งของบริเวณเรืองแสง และพื้นผิวรองรับนั้นไม่จำเป็นต้องสัมผัสโดยตรงกับบริเวณเรืองแสง
–บทความนี้เผยแพร่โดยผู้ผลิตเครื่องเคลือบสุญญากาศกว่างตงเจิ้นหัว
วันที่เผยแพร่: 19 มิถุนายน 2024