为什么MPCVD设备被认为是理想的金刚石沉积设备？

2024-11-06 19:13:10 来源：互联网分类：工业机械知识

金刚石不仅可以作为一种具有收藏价值的宝石，而且由于其具有高强度、高硬度、热膨胀系数小、高导热性、高化学稳定性和优越的透光性和半导体的特性，在不同的领域具有非常高的应用价值。当前人工合成金刚石的方法有高温高压法，热丝化学气相沉积法（HFCVD），微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)等。

MPCVD设备沉积金刚石原理是微波发生器产生微波，通过波导管进入真空腔，将甲烷及氢气等反应气体等离子体化，进而在衬底上沉积为金刚石。反应气体在微波的激励下形成等离子体状态，这是由于微波是高频电磁场，电子在电磁场的作用下与其他的基团放生碰撞，从而大大促进了气体的等离子体化并且产生高密度等离子体。等离子体主要有两个作用，一是可以提高衬底的温度，使金刚石衬底达到适合外延生长的温度，二是提供参与反应的活性基团—碳源和活性氢原子，碳源可以促进金刚石的外延生长，而活性氢原子则可以更优先的刻蚀掉非金刚石相，促进外延生长金刚石单晶晶体质量的提高。

正如上述所讲，MPCVD设备沉积金刚石不会发生HFCVD 法中因金属丝蒸发、游离到沉积的金刚石表层而产生污染的问题，也不会产生直流等离子喷射CVD法中，在电弧的产生过程当中，点火和熄灭所引起的热冲击非常容易造成金刚石从基片表层脱落的问题。同时，MPCVD设备也不会如高温高压方法的设备笨重。MPCVD设备谐振腔内没有内部电极，可以避免电极放电所产生的污染，运行气压范围比较宽，所产生的等离子体密度高、区域大，稳定度高，且不与真空器壁接触，从而避免了器壁对薄膜的污染。同时，微波激发的等离子体易于控制、等离子体密度高和无电极污染等一系列优点，使得MPCVD设备成为很理想的金刚石沉积设备。

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