Das MPCVD-Verfahren (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition) ist ein hochentwickeltes Verfahren zur Herstellung hochwertiger Diamantschichten.
Was ist der Prozess der MPCVD? Die 7 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Evakuieren der Kammer
Der erste Schritt besteht darin, die Kammer auf einen Basisdruck zu evakuieren. Dadurch wird eine saubere und kontrollierte Umgebung für den Wachstumsprozess geschaffen.
2. Einleiten von H2 und Aufrechterhaltung eines niedrigen Drucks
Sobald die Kammer evakuiert ist, wird Wasserstoffgas (H2) eingeleitet, und der Druck wird auf einem niedrigen Niveau gehalten. Dies ist für die Zündung des Plasmas erforderlich.
3. Mikrowellen-Plasma-Zündung
Ein Mikrowellengenerator, in der Regel ein Magnetron oder Klystron, wird zur Erzeugung von Mikrowellen im Bereich von 2,45 GHz verwendet. Diese Mikrowellen werden durch ein Quarzfenster in die Vakuumkammer eingekoppelt.
4. Einbringen von kohlenstoffhaltigem Gas
Ein kleiner Prozentsatz eines kohlenstoffhaltigen Gases, wie Methan (CH4), wird in die Kammer eingeleitet. Methan wird aufgrund seiner hohen Reinheit und strukturellen Ähnlichkeit mit Diamant bevorzugt.
5. Wachstum auf dem Substrat
Das durch die Mikrowellenstrahlung erzeugte Plasma reagiert mit dem kohlenstoffhaltigen Gas, was zur Abscheidung von Diamant auf dem Substrat führt. Das Substrat wird in der Regel mit Diamant besät, um den Wachstumsprozess einzuleiten.
6. Kontrolle der Parameter
Während des gesamten Prozesses werden verschiedene Parameter wie die Mikrowellenleistung, die Gasdurchflussrate und die Reaktionstemperatur sorgfältig kontrolliert, um das Wachstum von hochwertigen Diamantschichten zu gewährleisten.
7. Einführung von Dotierstoffen (optional)
In einigen Fällen können Dotierstoffe während des Wachstumsprozesses eingebracht werden, um die Eigenschaften des Diamantfilms zu verändern. So kann zum Beispiel Bor zur Herstellung von supraleitendem Diamant eingebracht werden, während Stickstofflücken interessante Photolumineszenzeigenschaften für Quanteninformationssysteme erzeugen können.
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