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微波等離子體化學(xué)氣相沉積法


  化學(xué)氣相沉積CVD法生長(zhǎng)多晶金剛石膜,在一九八0年代中期問(wèn)世,單晶CVD金剛石在一九九0年代末開(kāi)始有人研發(fā),至2000年代初元素六、卡耐基、阿波羅等公司生長(zhǎng)成功,但未能形成市場(chǎng)銷(xiāo)售。2012年初由新加坡的IIa公司將微波等離子體化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)出的無(wú)色高品貭,從小鉆到克拉級(jí)的首飾鉆石商品化,其售價(jià)較同級(jí)天然鉆石低1/3至1/2,對(duì)天然鉆石市場(chǎng)引起了震撼。實(shí)際上,單晶首飾鉆石只是CVD功能的一小部分,大面積6-8英寸直徑的多晶金剛石膜在聲、化、光、熱、電方面,有更多、更重要的用途。

  CVD生長(zhǎng)金剛石原理

  碳?xì)浠衔锶缂淄樵跉鈶B(tài)條件下受等離子體的高能解離,生成原子層級(jí)的碳離子沉積在加熱的固態(tài)基體表面,進(jìn)而制得多晶或單晶鉆石的工藝技術(shù),稱(chēng)為化學(xué)氣相沉積法合成鉆石。

  等離子體來(lái)源:微波; 直流電弧噴射; 熱絲; 射頻。

  晶種基板:天然、HPHT或CVD合成金剛石切成平行于(100)晶面的薄片,用以生長(zhǎng)單晶鉆石。

  氣體:H2,CH4,O2或N2

  溫度:700 - 1000°C

  真空度:1/10大氣壓力

  生長(zhǎng)效率:1?50微米/小時(shí)

  CVD設(shè)備的不同能量來(lái)源:

  直流電弧噴射及熱絲法因會(huì)有金屬污染,故只能應(yīng)用在多晶低端用途。射頻方式效率較低。目前國(guó)內(nèi)較為成熟的CVD技術(shù)為熱絲和直流電弧等離子噴射等。目前尚未發(fā)現(xiàn)利用大功率微波等離子體技術(shù)設(shè)備(設(shè)備造價(jià)昂貴,運(yùn)行成本高)生產(chǎn)CVD金剛石的有關(guān)報(bào)道。微波方式分2.45GHz及0.915GHz兩種微波頻率,后者可以做到數(shù)十到百千瓦KW的功率,其基板直徑可達(dá)6-8英寸,較前者的品質(zhì)及生產(chǎn)效率高很多,是未來(lái)CVD爐的趨勢(shì)。

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