金刚石薄膜的制备技术(下)
(1)射频等离子体CVD(RFCVD)
射频可以由两种不同方式产生等离子体,即电容耦合法和电感耦合法。射频等离子体 CVD使用的频率为 13.56MHz。射频等离子体的优点在于,它弥散的区域远大于微波等离子体。但是,射频电容耦合等离子体的局限性是,等离子体的频率对于溅射而言不是最佳频率,尤其是等离子体包含氩时。由于来自等离子体的离子轰击会导致对金刚石的严重损伤,因此电容耦合等离子体不适合于生长高质量的金刚石薄膜。利用射频感应等离子体,人们已经生长出多晶金刚石薄膜,其沉积条件与微波等离子体 CVD 相似。利用射频感应等离子体增强 CVD,人们还获得了同质外延金刚石薄膜。
(2)直流等离子体 CVD
直流等离子体是金刚石薄膜生长时激活气体源(一般为H2,和碳氢气体的混合物)的另外一种方法。直流等离子体辅助 CVD具有生长大面积金刚石薄膜的能力,生长面积的大小仅受电极尺寸和直流电源的限制。直流等离子体辅助CVD的另外一个优点是直流喷注的形成,这一系统所得到的典型金刚石薄膜的沉积速率为80mm/h。此外,由于各种直流电弧方法可以在非金刚石基片上以较高的沉积速率沉积高质量的金刚石薄膜,因此其为金刚石薄膜的沉积提供了可市场化的方法。
(3)电子回旋共振微波等离子体增强化学气相沉积(ECR-MPECVD)
前面所讲的直流等离子体、射频等离子体、微波等离子体都是将H2,或碳氢化合物离化分解成原子氢和碳氢原子团,从而有助于金刚石薄膜的形成。由于电子回旋共振等离子体可以产生高密度的等离子体(>1x1011cm-3),因此,ECR-MPECVD 更适合于金刚石薄膜的生长和沉积。但是,由于ECR 过程中所使用的气体压力(10-4-~10-2托)较低,从而使金刚石薄膜的沉积速率很低,因此,该方法目前只适用于实验室中金刚石薄膜的沉积。
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