热丝化学气相沉积

科技工作者之家  |   2020-11-17 17:42

热丝化学气相沉积是指用灼热钨丝加热分解碳物质,激活化学气相反应,制备金刚石膜的工艺方法。这种方法的特点是设备简单,工艺条件较易控制,金刚石膜生长速率比化学输运法快,因而很快在全世界的金刚石膜研究中得到广泛应用,成为制备金刚石膜的主要方法之一。

简介热丝化学气相沉积是指用灼热钨丝加热分解碳物质,激活化学气相反应,制备金刚石膜的工艺方法。

优点这种方法的特点是设备简单,工艺条件较易控制,金刚石膜生长速率比化学输运法快,因而很快在全世界的金刚石膜研究中得到广泛应用,成为制备金刚石膜的主要方法之一。

缺点这种方法的缺点是钨丝在工作过程碳化变脆以致断裂,并给金刚石膜带来污染,这个问题尚难解决。另一个问题是活性粒子浓度较低,金刚石膜生长速率难以提高,并且对醛材表面要求也很严。

改进办法为了提高活性粒子浓度,在钨丝和基体间施加正的偏压,使钨丝在高温下发射出的电子在电场中加速,通过电子与气体原子的碰撞,增加活性粒子浓度。利用外加磁场造成电子回旋加速,进一步提高了活性粒子浓度,也能显著提高金刚石生长速率。

化学气相沉积金刚石的基本原理所谓化学气相沉积金刚石,可以概括为:将含碳气氛与过饱和的氢气混合,经过某种方式活化后通过衬底,在一定的气氛组成、 活化能量、衬底温度以及衬底与活化源之间的距离等条件下,在底表面沉积金刚石薄膜。一般认为, 金刚石膜的形核与生长可以分为三个阶段:

(1)含碳气体和氡气在一定 的温度下分解成碳、氢原子和其它活性游离基团,他们与基体结合先形成一层很薄的碳化物过渡层;

(2)碳原子在基体上形成的过渡层上沉积金刚石晶核;

(3)形成的金刚石晶核在适当的环境下长大成金刚石微品,继而长大成金刚石薄膜1。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学