金剛石薄膜生長過程

金剛石薄膜生長過程

金剛石由于具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，但金剛石儲量有限，開采難度較大，因此衍生出許多人工合成金剛石的方法，如高溫高壓法(HTHP)、熱絲化學(xué)氣相沉積法(HJCVD)、微波等離子體化學(xué)氣相沉積法(MPCVD)。微波等離子體化學(xué)氣相沉積法由于沒有雜質(zhì)的引入，可以合成出高質(zhì)量、大面積的金剛石。

MPCVD方法生長金剛石薄膜主要有如下步驟，1、選取大小合適、無明顯瑕疵、質(zhì)量良好的金剛石籽晶，然后對金剛石籽晶進行預(yù)處理，得到光滑且清洗干凈的金剛石籽晶；2、將金剛石籽晶放置在微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備（MPCVD設(shè)備）反應(yīng)腔內(nèi)的鉬制樣品托上；3、對反應(yīng)腔進行抽真空操作，利用進出氣設(shè)備將MPCVD反應(yīng)腔內(nèi)抽成真空狀態(tài)，并利用MPCVD設(shè)備的基片臺升降功能對鉬制樣品托進行上下移動；4、金剛石生長，利用加氣設(shè)備向MPCVD設(shè)備反應(yīng)腔內(nèi)通入混合工藝氣體，達到初始化氣壓后，開啟MPCVD設(shè)備的微波源，并同步增加微波功率，當金剛石籽晶的溫度達到設(shè)定溫度后，保持生長工藝穩(wěn)定，使金剛石生長；5、將生長的金剛石從MPCVD設(shè)備的反應(yīng)腔體內(nèi)取出，步驟4中金剛石籽晶生長到設(shè)定時間后，逐步下降工藝氣體的流量以及微波源的功率及腔壓，直至微波功率降到600W后關(guān)斷工藝氣體及微波電源，繼續(xù)抽真空，當真空度達到儀表顯示下限后，通過進出氣設(shè)備通入空氣破真空，當MPCVD設(shè)備反應(yīng)腔內(nèi)的壓力恢復(fù)到環(huán)境壓力后，取出已經(jīng)完成生長過程的金剛石成品。