Die chemische Heißdrahtabscheidung (Hot Filament Chemical Vapour Deposition, HFCVD) ist ein Verfahren zur Herstellung von Diamantschichten.
Bei diesem Verfahren wird ein heißer Glühfaden verwendet, der in der Regel aus Wolfram besteht.
Der Glühfaden erzeugt atomaren Wasserstoff.
Dieser Wasserstoff reagiert mit einer Kohlenstoffquelle, in der Regel Methangas, zu Kohlenwasserstoffverbindungen.
Diese Kohlenwasserstoffverbindungen sind für die Bildung von Diamant unerlässlich.
5 wichtige Punkte erklärt
1. Die Rolle des heißen Filaments
Das heiße Filament in einer HFCVD-Anlage wird auf sehr hohe Temperaturen (etwa 2000-2500 °C) erhitzt.
Diese hohe Temperatur trägt dazu bei, das Kohlenstoffmaterial zu zersetzen und eine chemische Dampfphasenreaktion einzuleiten.
2. Die Kohlenstoffquelle
Das Kohlenstoffmaterial kann eine dünne Scheibe aus Diamant oder Graphit sein.
Die Kammer wird auf ein hohes Vakuum evakuiert, um Verunreinigungen zu vermeiden.
Dann wird sie mit kohlenstoffreichem Gas und entweder Wasserstoff oder Sauerstoff gefüllt.
3. Der Prozess der Diamantentstehung
Durch die Energie des erhitzten Glühfadens werden die chemischen Bindungen der Gase aufgebrochen.
Dadurch kann der Diamant Schicht für Schicht wachsen.
Atomarer Wasserstoff reagiert mit den Vorläufergasen an der Substratoberfläche und bildet Diamant.
4. Vorteile der HFCVD
Das HFCVD-Verfahren ist bekannt für seinen einfachen Anlagenaufbau.
Sie bietet eine einfachere Kontrolle der Prozessbedingungen.
Außerdem ermöglicht sie im Vergleich zu anderen Verfahren ein schnelleres Wachstum der Diamantschicht.
5. Herausforderungen und Anwendungen
Eine Herausforderung besteht darin, dass der Wolframfaden spröde werden und brechen kann, was zu Verunreinigungen führt.
Auch die geringe Konzentration aktiver Partikel kann die Wachstumsrate begrenzen.
Durch HFCVD hergestellte Diamantschichten werden in verschiedenen industriellen Bereichen eingesetzt, z. B. in optischen Infrarotfenstern, Hochleistungs-LEDs und strahlungsbeständigen Detektoren.
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