CVD sợi nóng là phương pháp sớm nhất và phổ biến nhất để nuôi cấy kim cương ở áp suất thấp. 1982 Matsumoto và cộng sự đã nung nóng sợi kim loại chịu nhiệt lên đến hơn 2000°C, tại nhiệt độ này, khí H2 đi qua sợi dễ dàng tạo ra các nguyên tử hydro. Việc sản xuất hydro nguyên tử trong quá trình nhiệt phân hydrocarbon làm tăng tốc độ lắng đọng của màng kim cương. Kim cương được lắng đọng có chọn lọc và sự hình thành than chì bị ức chế, dẫn đến tốc độ lắng đọng màng kim cương theo thứ tự mm/h, đây là tốc độ lắng đọng rất cao đối với các phương pháp thường được sử dụng trong công nghiệp. HFCVD có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nhiều nguồn carbon khác nhau, chẳng hạn như mêtan, propan, axetilen và các hydrocacbon khác, thậm chí một số hydrocacbon chứa oxy, chẳng hạn như axeton, etanol và metanol. Việc bổ sung các nhóm chứa oxy sẽ mở rộng phạm vi nhiệt độ để lắng đọng kim cương.
Ngoài hệ thống HFCVD thông thường, còn có một số sửa đổi đối với hệ thống HFCVD. Phổ biến nhất là hệ thống plasma DC và HFCVD kết hợp. Trong hệ thống này, có thể áp dụng điện áp phân cực cho chất nền và sợi. Điện áp phân cực dương không đổi trên chất nền và điện áp phân cực âm nhất định trên sợi khiến các electron bắn phá chất nền, cho phép hydro bề mặt giải hấp. Kết quả của quá trình giải hấp là tốc độ lắng đọng của màng kim cương tăng lên (khoảng 10 mm/h), một kỹ thuật được gọi là HFCVD hỗ trợ electron. Khi điện áp phân cực đủ cao để tạo ra sự phóng điện plasma ổn định, sự phân hủy H2 và hydrocarbon tăng lên đáng kể, cuối cùng dẫn đến tốc độ tăng trưởng tăng lên. Khi độ phân cực của điện áp phân cực bị đảo ngược (chất nền bị phân cực âm), sự bắn phá ion xảy ra trên chất nền, dẫn đến sự gia tăng quá trình hình thành hạt kim cương trên các chất nền không phải kim cương. Một cải tiến khác là thay thế một sợi nóng duy nhất bằng một số sợi khác nhau để đạt được sự lắng đọng đồng đều và cuối cùng là tạo ra một diện tích màng kim cương lớn. Nhược điểm của HFCVD là sự bay hơi nhiệt của sợi có thể tạo ra chất gây ô nhiễm trong màng kim cương.
(2) CVD Plasma vi sóng (MWCVD)
Vào những năm 1970, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng nồng độ hydro nguyên tử có thể tăng lên khi sử dụng plasma DC. Do đó, plasma trở thành một phương pháp khác để thúc đẩy quá trình hình thành màng kim cương bằng cách phân hủy H2 thành hydro nguyên tử và kích hoạt các nhóm nguyên tử gốc carbon. Ngoài plasma DC, hai loại plasma khác cũng được chú ý. CVD plasma vi sóng có tần số kích thích là 2,45 GHZ và CVD plasma RF có tần số kích thích là 13,56 MHz. Plasma vi sóng có điểm độc đáo là tần số vi sóng tạo ra các dao động electron. Khi các electron va chạm với các nguyên tử hoặc phân tử khí, tốc độ phân ly cao được tạo ra. Plasma vi sóng thường được gọi là vật chất có các electron "nóng", các ion "lạnh" và các hạt trung tính. Trong quá trình lắng đọng màng mỏng, vi sóng đi vào buồng tổng hợp CVD tăng cường plasma thông qua một cửa sổ. Plasma phát quang thường có hình cầu và kích thước của hình cầu tăng theo công suất vi sóng. Màng mỏng kim cương được phát triển trên một chất nền ở một góc của vùng phát quang và chất nền không cần phải tiếp xúc trực tiếp với vùng phát quang.
– Bài viết này được phát hành bởinhà sản xuất máy phủ chân khôngQuảng Đông Chấn Hoa
Thời gian đăng: 19-06-2024