金刚石在MPCVD设备中的生长过程

2023-11-11 00:18:07 来源：互联网分类：工业机械知识

金刚石在MPCVD设备中的生长过程

金刚石在MPCVD设备中的生长需要保证MPCVD设备的真空性。将设备反应腔清洗，在基片台上放置已经预处理好的籽晶，关闭设备反应腔舱门，进行抽真空操作，待反应腔达到一定的真空度的时候，结束抽真空操作并通入反应气体，反应气体在微波场的激励下形成等离子体状态，反应气体成为各种活化基团，碳元素在籽晶上沉积，生长为金刚石。

MPCVD设备

生长MPCVD金刚石所用的反应气体主要有氢气(H2)、甲烷(CH4)，微波能量经过波导传输以及天线模式转换后进入谐振腔，在谐振腔内形成一定强度的微波交变电场，在交变电场的激励下，维持在低压状态下上述反应气体在微波场的作用下裂解成H、O原子或CH2、CH3、C2H2、OH等基团。含碳基团(CH2、CH3、C2H2)将在籽晶表层形成一种气固混合界面，在这个过程当中，由于氢离子体刻蚀非晶碳或石墨(sp2)相的速度比刻蚀金刚石(sp3)相要快得多，因此金刚石表层的非金刚石相被快速刻蚀，从而实现金刚石生长。但实际上这个微观过程十分复杂，仅在氢气和甲烷两种原料气体所激发的等离子体中就至少有20种以上的由游离碳原子和氢原子构成的不同基团，而且相互之间不断进行转化。

通俗点来讲：利用MPCVD设备生长金刚石，就是先找一个籽晶，放在MPCVD设备中，在设备中通入氢气和甲烷等反应气体，经过微波能量的激励，反应气体就会形成各种活性基团，碳元素就会附着在籽晶上，进而形成金刚石。也就是，籽晶是一粒种子，反应气体是养料，种子不断的吸收养料，长大成为金刚石。

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