MPCVD設(shè)備生長(zhǎng)金剛石工作原理

?MPCVD設(shè)備生長(zhǎng)金剛石工作原理

MPCVD設(shè)備生長(zhǎng)金剛石概括的來(lái)講，其過(guò)程是一個(gè)典型的準(zhǔn)平衡過(guò)程。等離子體的能量是由微波維持的。微波源發(fā)出的的微波在矩形波導(dǎo)內(nèi)以橫電波（TE）模式傳播，通過(guò)模式轉(zhuǎn)化天線把TE模式轉(zhuǎn)化為橫磁波（TM）模式，然后耦合進(jìn)入反應(yīng)腔。當(dāng)頻率和模式合適的時(shí)候就會(huì)在反應(yīng)腔內(nèi)部形成駐波，也就是在反應(yīng)腔內(nèi)部形成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域（基片臺(tái)表層上方），這個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域非常集中，不僅能產(chǎn)生高密度的等離子體，而且其放電過(guò)程非常穩(wěn)定非常有助于金剛石長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的生長(zhǎng)。

在接近真空的情況下，通入反應(yīng)氣體（通常為碳源氣體和氫氣，碳源氣體通常為甲烷）。在由微波產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的作用下，腔體內(nèi)的電子相互碰撞并產(chǎn)生劇烈的振蕩，促進(jìn)了諧振腔內(nèi)其它的原子、基團(tuán)及分子之間的相互碰撞，從而有效地提高反應(yīng)氣體的離化程度，產(chǎn)生更高密度的等離子體的產(chǎn)生。在反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中原料氣體電離化達(dá)到一定程度時(shí)，在預(yù)定的溫度和壓力條件下，碳源氣體在鉆石熱力學(xué)亞穩(wěn)區(qū)域，被離解成自由基（碳原子和氫原子或者甲基CH3和H原子），并在一定的溫度壓力條件下在籽晶表層之上就會(huì)沉積出金剛石膜。

需要特別指出的是，在MPCVD設(shè)備生長(zhǎng)金剛石的過(guò)程當(dāng)中，穩(wěn)定的控制至關(guān)重要，如果溫度過(guò)高或者過(guò)低，在籽晶上就會(huì)伴生出石墨及多晶等雜質(zhì)，從而影響單晶金剛石的質(zhì)量。