The invention relates to an inductively coupled plasma deposition method for diamond, in which argon, hydrogen and methane mixed gases are used as plasma source gases, and gas flow controllers are used to enter the gas distributor; high frequency oscillating current with frequency of 1_8 MHz is provided by a high frequency device with input power greater than 100 kW to generate high frequency electricity. The high-frequency plasma enters the deposition system and heats the deposited substrate to obtain the deposited diamond. The outlet of the gas distributor is an annular array of small holes. The invention uses high-power inductively coupled high-frequency plasma as an activation heat source, adopts chemical vapor deposition method to prepare diamond, and prepares large area and high quality diamond at a higher rate.
【技术实现步骤摘要】
电感耦合等离子体沉积金刚石的方法
本专利技术涉及一种沉积金刚石的方法,特别是涉及一种电感耦合等离子体沉积金刚石的方法。
技术介绍
金刚石具有非常优异的物理化学性能,如具有最高的硬度、室温下高热导率、低热膨胀系数、从真空紫外直至远红外几乎全波段透明、最高的弹性模量和纵波声速、低介电常数、宽禁带以及具有极佳的化学稳定性等,是性能极佳的半导体材料、窗口材料及耐磨结构材料,在电子、光学、机械、激光以及声学等领域有着广阔的应用前景。目前人工合成金刚石的方法主要包括热压法与化学气相沉积(CVD)法。目前CVD法沉积金刚石的技术主要包括:热丝法,微波等离子体法,直流电弧等离子体法和燃烧火焰法。现有CVD法制备的金刚石性能虽然优于热压法,但仍存在诸多问题。20世纪90年代前后,有学者研究了利用电感耦合等离子体沉积金刚石薄膜的方法(ICPCVD法)。该类型等离子体由电感线圈产生的振荡电磁场激发产生,具有等离子体密度大、能量高的特点,而且无极放电,没有电极金属杂质的污染,因此等离子体成分纯净,理论上是制备高质量金刚石合适的方法。然而后续关于ICPCVD法沉积金刚石的报道极少,该方法也未能得到有效应用。这是由于其存在难以克服的缺点:第一,电感耦合高频等离子体存在趋肤效应,即等离子体边缘温度较高,中心温度较低,导致金刚石沉积厚度不均匀,难以进行大量沉积。感应电场频率越高,趋肤效应越明显,而频率越低,等离子体越难以维持。因此现有研究使用的电感耦合等离子体频率均大于4MHz。第二,由于功率较小(均小于60kW,难以实现更大功率),现有电感耦合等离子体直径较小(小于76mm),因此难以 ...
【技术保护点】
1.一种电感耦合等离子体沉积金刚石的方法,其特征在于,采用氩气,氢气和甲烷混合气体为等离子体源气体,通过气体流量控制器进入气体分流器;利用输入功率≥100kW的高频设备提供频率为1‑8MHz的高频振荡电流,产生高频电磁场,形成高频等离子体;所述高频等离子体进入沉积系统中将沉积基体加热,得到沉积金刚石;其中气体分流器的出口为环形分布的小孔阵列。
【技术特征摘要】
1.一种电感耦合等离子体沉积金刚石的方法,其特征在于,采用氩气,氢气和甲烷混合气体为等离子体源气体,通过气体流量控制器进入气体分流器;利用输入功率≥100kW的高频设备提供频率为1-8MHz的高频振荡电流,产生高频电磁场,形成高频等离子体;所述高频等离子体进入沉积系统中将沉积基体加热,得到沉积金刚石;其中气体分流器的出口为环形分布的小孔阵列。2.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体沉积金刚石的方法,其特征在于,所述的气体分流器的出口的小孔阵列为三个或三个以上的环形,小孔直径为1-3mm;相邻两个环形阵列外侧气体流量与内侧气体流量比为1.2-5。3.根据权利要求1所述的电感耦合等离子体沉积金刚石的方法,其特征在于,所述的氩气流量为1-50slm,所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙元成,宋学富,杜秀蓉,张晓强,
申请(专利权)人:中国建筑材料科学研究总院,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。