Die chemische Gasphasenabscheidung im Mikrowellenplasma (MPCVD) ist eine Methode zur Synthese von Diamantschichten.
Dabei wird mit Hilfe von Mikrowellenstrahlung ein hochenergetisches Plasma in einer Reaktorkammer erzeugt.
Das Plasma besteht aus einem Gemisch von Elektronen, Atom- und Molekülionen, neutralen Atomen, Molekülen und Molekülfragmenten in ihrem Grund- und Anregungszustand.
Der Hauptweg für die Erzeugung reaktiver gasförmiger Vorläufer/Fragmente im Plasma ist die Elektronenstoßdissoziation.
4 Schlüsselpunkte werden erklärt
1. Der Prozess der MPCVD
Beim MPCVD-Verfahren wird ein kohlenstoffhaltiges Gas, z. B. Methan, zusammen mit anderen Gasen wie Wasserstoff, Sauerstoff oder Fluoratomen in die Reaktorkammer eingeleitet.
Der Mikrowellengenerator, in der Regel ein Magnetron oder Klystron, erzeugt Mikrowellen im Bereich von 2,45 GHz, die durch ein Quarzfenster in die Vakuumkammer eingekoppelt werden.
Das Gaszufuhrsystem, bestehend aus Massendurchflussreglern (MFCs), steuert den Gasfluss in die Vakuumkammer.
2. Plasmaerzeugung und -reaktion
Unter der Anregung von Mikrowellenstrahlung erfährt das Gasgemisch in der Reaktionskammer eine Glimmentladung, die zur molekularen Dissoziation des Reaktionsgases und zur Erzeugung eines Plasmas führt.
Das Plasma reagiert oder zersetzt sich auf der Oberfläche des Substrats, wodurch sich eine Diamantschicht abscheidet.
Der Abscheidungsprozess führt zu hochwertigen Diamantschichten mit großen Flächen, guter Homogenität, hoher Reinheit und guter kristalliner Morphologie.
3. Vorteile von MPCVD
Zu den Vorteilen der MPCVD gehören die Fähigkeit zur Herstellung großer einkristalliner Diamanten und die Erzeugung großer und stabiler Plasmakugeln in der Abscheidekammer, was die Abscheidung von Diamantschichten über eine große Fläche ermöglicht.
Die Mikrowellenplasmamethode bietet auch eine bessere Kontrolle über den Abscheidungsprozess als andere Methoden wie die Flammenmethode.
4. Hochqualitative Diamantschichten
Insgesamt handelt es sich bei MPCVD um ein Verfahren, bei dem mikrowelleninduziertes Plasma und reaktive gasförmige Ausgangsstoffe zur Abscheidung von Diamantschichten mit hoher Qualität und spezifischen Eigenschaften eingesetzt werden.
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