Sıcak filamentli CVD, düşük basınçta elmas yetiştirmenin en eski ve en popüler yöntemidir. 1982'de Matsumoto ve arkadaşları, refrakter bir metal filamenti 2000°C'nin üzerine ısıttılar; bu sıcaklıkta filamentten geçen H2 gazı kolayca hidrojen atomları üretir. Hidrokarbon pirolizi sırasında atomik hidrojen üretimi, elmas filmlerinin biriktirme hızını artırdı. Elmas seçici olarak biriktirilir ve grafit oluşumu engellenir, bu da mm/saat mertebesinde elmas film biriktirme hızlarına yol açar; bu, endüstride yaygın olarak kullanılan yöntemler için çok yüksek bir biriktirme hızıdır. HFCVD, metan, propan, asetilen ve diğer hidrokarbonlar ve hatta aseton, etanol ve metanol gibi bazı oksijen içeren hidrokarbonlar da dahil olmak üzere çeşitli karbon kaynakları kullanılarak gerçekleştirilebilir. Oksijen içeren grupların eklenmesi, elmas biriktirme için sıcaklık aralığını genişletir.
Tipik HFCVD sistemine ek olarak, HFCVD sisteminde bir dizi modifikasyon bulunmaktadır. En yaygın olanı, birleştirilmiş DC plazma ve HFCVD sistemidir. Bu sistemde, alt tabakaya ve filamana bir önyargı voltajı uygulanabilir. Alt tabakaya sabit pozitif bir önyargı ve filamana belirli bir negatif önyargı, elektronların alt tabakayı bombardıman etmesine ve yüzeydeki hidrojenin desorpsiyonuna neden olur. Desorpsiyonun sonucu, elmas filminin biriktirme hızında (yaklaşık 10 mm/saat) bir artıştır; bu teknik, elektron destekli HFCVD olarak bilinir. Önyargı voltajı, kararlı bir plazma deşarjı oluşturacak kadar yüksek olduğunda, H2 ve hidrokarbonların ayrışması önemli ölçüde artar ve bu da sonuçta büyüme hızında bir artışa yol açar. Önyargı polaritesi tersine çevrildiğinde (alt tabaka negatif önyargılı olduğunda), alt tabakaya iyon bombardımanı gerçekleşir ve bu da elmas olmayan alt tabakalarda elmas çekirdeklenmesinde bir artışa yol açar. Bir diğer değişiklik ise, düzgün bir birikim ve nihayetinde geniş bir elmas film alanı elde etmek için tek bir sıcak filamanın yerine birkaç farklı filamanın kullanılmasıdır. HFCVD'nin dezavantajı ise filamanın termal buharlaşmasının elmas filmde kirleticiler oluşturabilmesidir.
(2) Mikrodalga Plazma CVD (MWCVD)
1970'lerde bilim insanları, DC plazma kullanarak atomik hidrojen konsantrasyonunun artırılabileceğini keşfettiler. Sonuç olarak, plazma, H2'yi atomik hidrojene ayrıştırarak ve karbon bazlı atomik grupları aktive ederek elmas filmlerinin oluşumunu teşvik etmenin bir başka yöntemi haline geldi. DC plazmaya ek olarak, iki başka plazma türü de dikkat çekmiştir. Mikrodalga plazma CVD'nin uyarı frekansı 2,45 GHz, RF plazma CVD'nin ise 13,56 MHz'dir. Mikrodalga plazmalar, mikrodalga frekansının elektron titreşimlerini tetiklemesi bakımından benzersizdir. Elektronlar gaz atomları veya molekülleriyle çarpıştığında, yüksek bir ayrışma oranı üretilir. Mikrodalga plazma genellikle "sıcak" elektronlar, "soğuk" iyonlar ve nötr parçacıklar içeren madde olarak adlandırılır. İnce film biriktirme sırasında, mikrodalgalar bir pencereden plazma ile güçlendirilmiş CVD sentez odasına girer. Işıldayan plazma genellikle küresel şekildedir ve kürenin boyutu mikrodalga gücüyle artar. Elmas ince filmler, ışık yayan bölgenin bir köşesindeki bir alt tabaka üzerine büyütülür ve alt tabakanın ışık yayan bölgeyle doğrudan temas halinde olması gerekmez.
Bu makale şu kuruluş tarafından yayınlanmıştır:vakum kaplama makinesi üreticisiGuangdong Zhenhua
Yayın tarihi: 19 Haz-2024