一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置，解决现有谐振腔结构限制金刚石合成功率低、生长速度慢的技术问题。本实用新型专利技术包括用于微波发射的微波发生装置，以及与微波发生装置相连接用于金刚石合成的生长腔体；生长腔体内设有环形石英窗，环形石英窗上方设有水冷铜台天线，水冷铜台天线上方设有用于放置金刚石晶体的螺纹钼台，螺纹钼台上方设有等离子体，生长腔体内顶面设有锥形反射面。本实用新型专利技术结构简单、设计科学合理、使用方便，可极大增强微波功率，提高生长速度，还能极大降低等离子体刻蚀所造成的硅污染。染。染。

A multi-mode non cylindrical cavity MPCVD device with conical reflecting top surface

【技术实现步骤摘要】
一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置


[0001]本技术属于金刚石加工
，具体涉及一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置。

技术介绍

[0002]当今，金刚石已被广泛的应用在国防、工业、科技、医疗卫生等各个领域。它具有其他材料无法比拟的优异性能，使其成为当今世界上最优秀的全方位材料之一，在许多工业领域中起着不可替代的作用。然而天然金刚石储量少，并且开采困难，品质不稳定，不能满足工业领域甚至消费领域的需要。
[0003]MPCVD法合成金刚石是上个世纪80年代发展起来的一种制备高品质金刚石的新型方法，微波放电区域集中不发散，所以避免了电极放电和腔体壁造成对外延金刚石膜的污染。MPCVD法合成金刚石技术的出现，成功解决了污染、以及金刚石生长尺寸等问题。
[0004]目前MPCVD法制备的金刚石单晶材料几乎实现了天然金刚石的全部特征，因此，MPCVD法是目前使用最多的合成高品质金刚石的方法。但是，目前常用的MPCVD功率在6kw甚至更小，这主要是由于微波谐振腔的结构所导致。较大的微波功率会使得等离子体的刻蚀作用增强，造成了石英窗口的刻蚀。刻蚀出来的硅原子会生长到金刚石的内部，降低了金刚石的性能。同时，此类腔体尺寸较小，且距离等离子体较近，容易在腔壁上形成沉积物，长期使用，沉积物的剥落会造成金刚石表面的杂质污染。尽管降低功率能够避免上述情况的发生，但是也具有明显的缺点，合成效率低、生长速度慢、沉积面积小等。
[0005]因此，本技术提供了一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置，解决现有谐振腔结构限制金刚石合成功率低、生长速度慢的技术问题，可极大增强微波功率，提高生长速度，还能极大降低等离子体刻蚀所造成的硅污染。

技术实现思路

[0006]本技术要解决的技术问题是：提供一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置，解决现有谐振腔结构限制金刚石合成功率低、生长速度慢的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0008]一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置包括用于发射微波的微波发生装置，以及与微波发生装置相连接用于金刚石合成的生长腔体；生长腔体内设有环形石英窗、位于环形石英窗上方的水冷铜台天线、位于水冷铜台天线上方用于放置金刚石晶体的螺纹钼台、以及位于螺纹钼台上方的等离子体，生长腔体内顶面设有锥形反射面。
[0009]进一步地，锥形反射面位于等离子体的正上方。
[0010]进一步地，锥形反射面与生长腔体之间设有一个真空腔室。
[0011]进一步地，真空腔室内设有进气通道，进气通道内设有进气管，进气管一端与外界储存工艺气体的气瓶相连接，另一端与生长腔体相连通。
[0012]进一步地，生长腔体侧壁开设有便于观察内部等离子体形态和金刚石生长状况的
观察窗。
[0013]进一步地，观察窗有两个、并且分别关于生长腔体对称分布。
[0014]进一步地，观察窗上密封设有耐高温玻璃。
[0015]进一步地，微波发生装置包括微波头、与微波头相连接的环形器、与环形器相连接的波导管、以及分别与波导管和生长腔体相连接的模式转换器。
[0016]进一步地，波导管内设有用于实现阻抗匹配的三销钉。
[0017]进一步地，模式转换器内设有同轴线、以及用于实现阻抗匹配的短路活塞。
[0018]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0019]本技术结构简单、设计科学合理、使用方便，解决了现有谐振腔结构限制金刚石合成功率低、生长速度慢的技术问题，可极大增强微波功率，提高生长速度，还能极大降低等离子体刻蚀所造成的硅污染。
[0020]本技术包括微波发生装置和生长腔体，其中微波发生装置用于微波的发射，生长腔体用于金刚石的合成生长。生长腔体内设有环形石英窗，环形石英窗上方设有水冷铜台天线，水冷铜台天线上方设有螺纹钼台，螺纹钼台上方设有等离子体，生长腔体内顶面设有锥形反射面。由微波发生装置发射的微波从生长腔体的下方输入，其通过环形的水冷铜台天线来完成，而环形石英窗则被设于水冷铜台天线的下方，使环形石英窗被藏在沉积螺纹钼台的下方，使环形石英窗远离等离子体，避免了环形石英窗被氢等离子体刻蚀所造成的硅污染等问题。生长腔体顶面的锥形反射面，能够有效将能量聚集在锥形反射面的正下方，大大提高了输入的微波功率、提高了金刚石的合成效率；同时，功率的提高，可有效增加沉积面积，使沉积面积由原来的2英寸增加到4英寸。
附图说明
[0021]图1为本技术结构示意图。
[0022]其中，附图标记对应的名称为：
[0023]1‑
生长腔体，2
‑
环形石英窗，3
‑
水冷铜台天线，4
‑
等离子体，5
‑
锥形反射面，6
‑
真空腔室，7
‑
进气通道，8
‑
进气管，9
‑
观察窗，10
‑
微波头，11
‑
环形器，12
‑
波导管，13
‑
模式转换器，14
‑
三销钉，15
‑
同轴线，16
‑
短路活塞。
具体实施方式
[0024]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0027]如图1所示，本技术提供的一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置，结构简单、设计科学合理、使用方便，解决了现有谐振腔结构限制金刚石合成功率低、生长速度慢的技术问题，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置，其特征在于：包括用于发射微波的微波发生装置，以及与微波发生装置相连接用于金刚石合成的生长腔体(1)；生长腔体(1)内设有环形石英窗(2)、位于环形石英窗(2)上方的水冷铜台天线(3)、位于上方水冷铜台天线(3)用于放置金刚石晶体的螺纹钼台、以及位于螺纹钼台上方的等离子体(4)，生长腔体(1)内顶面设有锥形反射面(5)。2.根据权利要求1所述的一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置，其特征在于：锥形反射面(5)位于等离子体(4)的正上方。3.根据权利要求1所述的一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置，其特征在于：锥形反射面(5)与生长腔体(1)之间设有一个真空腔室(6)。4.根据权利要求3所述的一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD装置，其特征在于：真空腔室(6)内设有进气通道(7)，进气通道(7)内设有进气管(8)，进气管(8)一端与外界储存工艺气体的气瓶相连接，另一端与生长腔体(1)相连通。5.根据权利要求1所述的一种带有锥形反射顶面的多模非圆柱谐振腔MPCVD...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁稳，郑怡，李兵，
申请(专利权)人：成都稳正科技有限公司，
类型：新型
国别省市：