CVD sợi đốt nóng là phương pháp sớm nhất và phổ biến nhất để nuôi cấy kim cương ở áp suất thấp. Năm 1982, Matsumoto và cộng sự đã nung nóng một sợi kim loại chịu nhiệt lên trên 2000°C, ở nhiệt độ này khí H2 đi qua sợi đốt dễ dàng tạo ra các nguyên tử hydro. Việc tạo ra hydro nguyên tử trong quá trình nhiệt phân hydrocarbon đã làm tăng tốc độ lắng đọng màng kim cương. Kim cương được lắng đọng có chọn lọc và sự hình thành graphit bị ức chế, dẫn đến tốc độ lắng đọng màng kim cương ở mức mm/h, đây là tốc độ lắng đọng rất cao so với các phương pháp thường được sử dụng trong công nghiệp. HFCVD có thể được thực hiện bằng nhiều nguồn carbon khác nhau, chẳng hạn như metan, propan, axetylen và các hydrocarbon khác, và thậm chí cả một số hydrocarbon chứa oxy, chẳng hạn như axeton, etanol và metanol. Việc bổ sung các nhóm chứa oxy mở rộng phạm vi nhiệt độ cho quá trình lắng đọng kim cương.
Ngoài hệ thống HFCVD thông thường, còn có một số biến thể của hệ thống HFCVD. Phổ biến nhất là hệ thống kết hợp plasma DC và HFCVD. Trong hệ thống này, điện áp phân cực có thể được đặt vào chất nền và dây tóc. Điện áp phân cực dương không đổi trên chất nền và điện áp phân cực âm nhất định trên dây tóc khiến các electron bắn phá chất nền, cho phép hydro trên bề mặt bị khử hấp thụ. Kết quả của quá trình khử hấp thụ là làm tăng tốc độ lắng đọng của màng kim cương (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 tăng tốc độ tăng trưởng. Khi cực tính của điện áp phân cực bị đảo ngược (chất nền được phân cực âm), sự bắn phá ion xảy ra trên chất nền, dẫn đến sự gia tăng quá trình hình thành mầm kim cương trên các chất nền không phải kim cương. Một cải tiến khác là thay thế một dây tóc nóng duy nhất bằng nhiều dây tóc khác nhau để đạt được sự lắng đọng đồng đều và cuối cùng là tạo ra một lớp màng kim cương có diện tích lớn. Nhược điểm của HFCVD là sự bay hơi nhiệt của dây tóc có thể tạo ra các chất gây ô nhiễm trong lớp màng kim cương.
(2) CVD plasma vi sóng (MWCVD)
Vào những năm 1970, các nhà khoa học phát hiện ra rằng nồng độ hydro nguyên tử có thể được tăng lên bằng cách sử dụng plasma DC. Kết quả là, plasma trở thành một phương pháp khác để thúc đẩy sự hình thành màng kim cương bằng cách phân hủy H2 thành hydro nguyên tử và kích hoạt các nhóm nguyên tử dựa trên carbon. Ngoài plasma DC, hai loại plasma khác cũng đã nhận được sự chú ý. Plasma CVD vi sóng có tần số kích thích là 2,45 GHz, và plasma CVD tần số vô tuyến có tần số kích thích là 13,56 MHz. Plasma vi sóng độc đáo ở chỗ tần số vi sóng gây ra sự rung động của electron. Khi các electron va chạm với các nguyên tử hoặc phân tử khí, tỷ lệ 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 lên theo công suất vi sóng. Màng mỏng kim cương được nuôi cấy trên một chất nền ở góc của vùng phát quang, và chất nền không nhất thiết 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 bài: 19/06/2024