Ang hot filament CVD ang pinakamaaga at pinakasikat na paraan ng pagpapatubo ng diyamante sa mababang presyon. Noong 1982, pinainit nina Matsumoto et al. ang isang refractory metal filament sa mahigit 2000°C, kung saan ang temperaturang H2 gas na dumadaan sa filament ay madaling nakakagawa ng mga atomo ng hydrogen. Ang produksyon ng atomic hydrogen sa panahon ng hydrocarbon pyrolysis ay nagpataas ng deposition rate ng mga diamond film. Ang diyamante ay piling idinedeposito at ang pagbuo ng graphite ay pinipigilan, na nagreresulta sa mga diamond film deposition rate na nasa order na mm/h, na isang napakataas na deposition rate para sa mga pamamaraang karaniwang ginagamit sa industriya. Ang HFCVD ay maaaring isagawa gamit ang iba't ibang pinagmumulan ng carbon, tulad ng methane, propane, acetylene, at iba pang hydrocarbons, at maging ang ilang oxygen-containing hydrocarbons, tulad ng acetone, ethanol, at methanol. Ang pagdaragdag ng oxygen-containing groups ay nagpapalawak ng saklaw ng temperatura para sa diamond deposition.
Bukod sa karaniwang sistemang HFCVD, mayroong ilang mga pagbabago sa sistemang HFCVD. Ang pinakakaraniwan ay ang pinagsamang sistemang DC plasma at HFCVD. Sa sistemang ito, maaaring ilapat ang bias voltage sa substrate at filament. Ang isang pare-parehong positibong bias sa substrate at isang tiyak na negatibong bias sa filament ay nagiging sanhi ng pagbomba ng mga electron sa substrate, na nagpapahintulot sa surface hydrogen na ma-desorb. Ang resulta ng desorption ay isang pagtaas sa deposition rate ng diamond film (mga 10 mm/h), isang pamamaraan na kilala bilang electron-assisted HFCVD. Kapag ang bias voltage ay sapat na mataas upang lumikha ng isang matatag na plasma discharge, ang decomposition ng H2 at hydrocarbons ay tumataas nang husto, na sa huli ay humahantong sa pagtaas ng growth rate. Kapag ang polarity ng bias ay nabaligtad (ang substrate ay negatively biased), ang ion bombardment ay nangyayari sa substrate, na humahantong sa pagtaas ng diamond nucleation sa mga non-diamond substrate. Ang isa pang pagbabago ay ang pagpapalit ng isang mainit na filament ng ilang iba't ibang filament upang makamit ang pare-parehong deposition at sa huli ay isang malaking lugar ng diamond film. Ang disbentaha ng HFCVD ay ang thermal evaporation ng filament ay maaaring bumuo ng mga kontaminante sa diamond film.
(2) Microwave Plasma CVD (MWCVD)
Noong dekada 1970, natuklasan ng mga siyentipiko na ang konsentrasyon ng atomic hydrogen ay maaaring mapataas gamit ang DC plasma. Bilang resulta, ang plasma ay naging isa pang paraan upang isulong ang pagbuo ng mga diamond film sa pamamagitan ng pagbubulok ng H2 sa atomic hydrogen at pag-activate ng mga atomic group na nakabatay sa carbon. Bukod sa DC plasma, dalawa pang uri ng plasma ang nabigyan din ng pansin. Ang microwave plasma CVD ay may excitation frequency na 2.45 GHZ, at ang RF plasma CVD ay may excitation frequency na 13.56 MHz. Ang mga microwave plasma ay natatangi dahil ang microwave frequency ay nagdudulot ng mga electron vibrations. Kapag ang mga electron ay bumangga sa mga atomo o molekula ng gas, isang mataas na dissociation rate ang nalilikha. Ang microwave plasma ay madalas na tinutukoy bilang matter na may mga "mainit" na electron, "malamig" na ion at neutral na mga particle. Sa panahon ng thin film deposition, ang mga microwave ay pumapasok sa plasma-enhanced CVD synthesis chamber sa pamamagitan ng isang bintana. Ang luminescent plasma ay karaniwang spherical sa hugis, at ang laki ng sphere ay lumalaki kasabay ng microwave power. Ang mga manipis na pelikulang diyamante ay itinatanim sa isang substrate sa isang sulok ng rehiyong luminescent, at ang substrate ay hindi kailangang direktang dumikit sa rehiyong luminescent.
–Inilabas ang artikulong ito nitagagawa ng vacuum coating machineGuangdong Zhenhua
Oras ng pag-post: Hunyo 19, 2024