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微波等離子化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)-MPCVD
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微波等離子化學(xué)氣相沉積技術(shù)（MPCVD）, 通過等離子增加前驅(qū)體的反應(yīng)速率，降低反應(yīng)溫度。適合制備面積大、均勻性好、純度高、結(jié)晶形態(tài)好的高質(zhì)量硬質(zhì)薄膜和晶體。 MPCVD是制備大尺寸單晶金剛石有效手段之。德國iplas公司的 CYRANNUS® 等離子技術(shù)解決了傳統(tǒng)等離子技術(shù)的局限，可以在10mbar到室壓范圍內(nèi)激發(fā)高穩(wěn)定度的等離子團(tuán)，大限度的減少了因氣流、氣壓、氣體成分、電壓等因素波動(dòng)引起的等離子體狀態(tài)的變化，從而確保單晶生長的持續(xù)性，為合成大尺寸單晶金剛石提供有力保證。 |
應(yīng)用域
● 大尺寸寶石單晶鉆石
● 高取向度金剛石晶體
● 納米結(jié)晶金剛石
● 碳納米管/類金剛石碳（DLC）
● MPCVD同樣適用于其它硬質(zhì)材料如Al2O3，c-BN的薄膜沉積和晶體合成。
MPCVD等離子化學(xué)氣相沉積設(shè)備點(diǎn)
1.CYRANNUS®技術(shù)無需在樣品腔內(nèi)安裝內(nèi)部電，在沉積腔內(nèi)，沒有工作氣體以外的任何物質(zhì)，潔凈，無污染源。等離子發(fā)生器可以保持長壽命，并可以確保腔內(nèi)的等離子體的均勻分布，進(jìn)步生成晶體的純凈度和生長周期。
2.CYRANNUS®技術(shù)的腔外多電設(shè)置，確保等離子團(tuán)穩(wěn)定生成于腔內(nèi)中心位置，對腔壁、窗口等無侵蝕作用，減少雜質(zhì)來源，提高晶體純度。由CYRANNUS®系統(tǒng)合成的金剛石，純度均在VVS別以上。
3電子溫度和離子溫度對中性氣體溫度之比非常高，運(yùn)載氣體保持合適的溫度，因此可使基底的溫度不會(huì)過高。
4.微波發(fā)生器穩(wěn)定易控，能在從10 mbar到室壓的高壓強(qiáng)環(huán)境下維持等離子體，在氣流、氣壓、氣體成分、電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，確保等離子體狀態(tài)的穩(wěn)定，保證單晶生長的過程不被上述干擾而中斷，有于獲得大尺寸單晶金剛石。
5.可以采用磁約束的方法，約束在等離子團(tuán)在約定的空間內(nèi)，微波結(jié)和磁路可以兼容。
6.安全因素高。高壓源和等離子體發(fā)生器互相隔離，微波泄漏小，容易達(dá)到輻射安全標(biāo)準(zhǔn)。
7.可搭配多種功率微波源和不同尺寸腔體，滿足從實(shí)驗(yàn)室小型設(shè)備到工業(yè)大型裝置的不同需要。可以對直徑達(dá)300mm的襯底沉積金剛石薄膜。
化學(xué)機(jī)理概要 碳?xì)浠衔铮禾峁┏练e材料 氫氣：生成sp3鍵 氧：對石墨相/sp2鍵侵蝕 惰性氣體：緩沖氣體，或生成納米晶體。
適用合成材料：
大尺寸寶石單晶鉆石 高取向度金剛石晶體 納米結(jié)晶金剛石 碳納米管/類金剛石碳（DLC） |
寶石鉆石 vvs1,~1 carrat, E grade |
設(shè)備選件
多種等離子發(fā)生器選擇：
頻率：2.45 GHz, 915 MHz 功率：1-2 kW, 1-3 kW, 3-6 kW,1-6 kW，5-30 kW 等離子團(tuán)直徑：70 mm, 145 mm, 250 mm, 400 mm 工作其他范圍：0-1000 mBar |  |
其他應(yīng)用：
MPCVD同樣適用于平面基體，或曲面顆粒的其它硬質(zhì)材料如Al2O3，c-BN的薄膜沉積和晶體合成。德國iplas公司憑借幾十年在等離子技術(shù)域的積累，可以為用戶提供高度定制的設(shè)備，滿足用戶不同的應(yīng)用需要。 |
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發(fā)表文章
1. Use of optical spectroscopy methods to determine the solubility limit for nitrogen in diamond single crystals synthesized by chemical vapor deposition, Journal of Applied Spectroscopy, Vol. 82, No. 2, May, 2015 (Russian Original Vol. 82, No. 2, March–April, 2015).
2. Large Area Deposition of Polycrystalline Diamond Coatings by Microwave Plasma CVD. Trans. Ind. Ceram. Soc., vol. 72, no. 4, pp. 225-232 (2013).
用戶單位
中科院沈陽金屬所
吉林大學(xué)
