熱絲化學氣相沉積

熱絲化學氣相沉積是指用灼熱鎢絲加熱分解碳物質，激活化學氣相反應，製備金剛石膜的工藝方法。這種方法的特點是設備簡單，工藝條件較易控制，金剛石膜生長速率比化學輸運法快，因而很快在全世界的金剛石膜研究中得到廣泛套用，成為製備金剛石膜的主要方法之一。

基本介紹

• 中文名：熱絲化學氣相沉積
• 外文名：hot filament chemical vapor deposition
• 學科：材料工程
• 領域：工程技術

簡介

熱絲化學氣相沉積是指用灼熱鎢絲加熱分解碳物質，激活化學氣相反應，製備金剛石膜的工藝方法。

優點

這種方法的特點是設備簡單，工藝條件較易控制，金剛石膜生長速率比化學輸運法快，因而很快在全世界的金剛石膜研究中得到廣泛套用，成為製備金剛石膜的主要方法之一。

缺點

這種方法的缺點是鎢絲在工作過程碳化變脆以致斷裂，並給金剛石膜帶來污染，這個問題尚難解決。另一個問題是活性粒子濃度較低，金剛石膜生長速率難以提高，並且對醛材表面要求也很嚴。

改進辦法

為了提高活性粒子濃度，在鎢絲和基體間施加正的偏壓，使鎢絲在高溫下發射出的電子在電場中加速，通過電子與氣體原子的碰撞，增加活性粒子濃度。利用外加磁場造成電子回旋加速，進一步提高了活性粒子濃度，也能顯著提高金剛石生長速率。

化學氣相沉積金剛石的基本原理

所謂化學氣相沉積金剛石，可以概括為:將含碳氣氛與過飽和的氫氣混合，經過某種方式活化後通過襯底，在一定的氣氛組成、 活化能量、襯底溫度以及襯底與活化源之間的距離等條件下，在底表面沉積金剛石薄膜。一般認為， 金剛石膜的形核與生長可以分為三個階段：

(1)含碳氣體和氡氣在一定 的溫度下分解成碳、氫原子和其它活性游離基團，他們與基體結合先形成一層很薄的碳化物過渡層；

(2)碳原子在基體上形成的過渡層上沉積金剛石晶核；

(3)形成的金剛石晶核在適當的環境下長大成金剛石微品，繼而長大成金剛石薄膜。