熱絲化學氣相沉積

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,優點,缺點,改進辦法,化學氣相沉積金剛石的基本原理,

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。

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