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L'équipement de dépôt chimique en phase vapeur par plasma à courant continu à cathode chaude (DCCVD) est développé sur la base d'une décharge luminescente à cathode froide conventionnelle et est principalement utilisé pour le dépôt et la croissance de films monocristallins ou polycristallins de diamant.
1. La zone de composition et les caractéristiques de base de la décharge luminescente à cathode chaude
La décharge luminescente de l'équipement de dépôt chimique en phase vapeur par plasma à courant continu à cathode chaude peut être divisée en quatre zones le long de l'axe de la cathode jusqu'à l'anode : couche luminescente de cathode, zone sombre de Faraday, boule de plasma luminescente à colonne positive et couche luminescente d'anode.Parmi eux, la couche luminescente cathodique est une fine couche électroluminescente proche de la cathode, où se produit l'énorme décharge d'ondes, qui joue un rôle important dans le processus de décharge luminescente ;la zone sombre de Faraday est la zone de transition entre la zone cathodique et la zone colonne positive.Les électrons entrent en collision dans la région cathodique et perdent de l'énergie, et les électrons lents ne suffisent pas à provoquer une ionisation et une excitation, ils présentent donc une zone sombre qui n'émet pas de lumière ;la boule de plasma lumineux dans la zone de la colonne positive se trouve à la position la plus évidente de la décharge luminescente, et sa largeur est d'environ la cathode. L'espacement des anodes est d'environ 4/5, et la longueur change avec le changement de l'espacement de l'anode et de la cathode ;Par rapport à la zone lumineuse de la colonne positive, la couche lumineuse de l'anode émet une lumière légèrement plus sombre.
La cathode chaude, la pression de gaz élevée et la densité de courant élevée sont les caractéristiques de base de la décharge luminescente à cathode chaude qui sont différentes de la décharge luminescente à cathode froide conventionnelle.Pendant la décharge, il existe une répartition de l’intensité lumineuse, de la couleur et de la luminosité entre les électrodes, qui sont divisées en quatre zones évidentes.La décharge luminescente couvre toute la surface de la cathode et la tension de décharge augmente avec l'augmentation du courant de décharge ;l'émission électronique cathodique est combinée par l'émission thermique et le processus γ, et le degré de polarisation entre les deux est principalement déterminé par la température cathodique ;la zone de chute de la cathode est de maintenir la lueur La partie indispensable de la décharge lumineuse, l'épaisseur de cette zone est très fine, il y a une chute de potentiel élevée, donc l'intensité du champ dans cette zone est très élevée et génère une énorme décharge d'onde .La densité de courant d’une décharge luminescente à cathode chaude est bien supérieure à celle d’une décharge luminescente à cathode froide.
2. Paramètres techniques DCCVD de l'équipement de dépôt chimique en phase vapeur à plasma DC à cathode chaude :
Déposition chambre | Couche intermédiaire refroidie à l'eau en acier inoxydable | Concevoir la taille de cavité appropriée en fonction la taille de l'électrode pour garantir qu'il n'y a pas de décharge entre la cavité le mur et l'électrode |
Voie à cavité ouverte | Soulever pour ouvrir la cavité ou ouvrir la porte avant, pratique pour le loft et le nettoyage | |
Fenêtre d'observation | Configurez plusieurs fenêtres d’observation pour garantir que la cathode, l'anode et la table de dépôt peuvent être observées | |
Système de vide | Pompe à vide | Le vide est pompé par une pompe mécanique, pas besoin de configurer la pompe moléculaire |
Vide ultime | 0,1 ~ 1Pa | |
Temps de pompage | 5~15min | |
Réglage de la ventilation | Assurer l’uniformité du pompage | |
Plage de réglage de la pression atmosphérique | 0,1Pa~30KPa | |
Soupape de décharge | Peut être restitué à l'atmosphère | |
Jauge à vide | Un vacuomètre de haute précision mesure avec précision la valeur de pression de la cavité | |
Système de distribution de gaz | Configuration de la source d'air | 5 sources de gaz d'hydrogène, méthane, azote, argon et oxygène, avec un supplémentaire réservé à la sauvegarde |
Contrôle du débit de gaz | Le débit volumique est contrôlé par MFC et un débit Un compteur avec une plage appropriée est sélectionné en fonction de la taille de la cavité. Différentes tailles de débit affecteront le temps de montée en pression.De manière générale, le débit d'hydrogène : méthane : azote : argon : oxygène est 40:1:1:40:1 | |
Réglage de l'entrée d'air | Réglage raisonnable de l'entrée d'air pour assurer l'entrée d'air uniformité | |
Système de refroidissement par eau | Puissance du refroidisseur d'eau | La puissance de refroidissement et la hauteur du refroidisseur d'eau doivent faire correspondre la production de chaleur de l'équipement et le débit d'eau de refroidissement, et la température doit être réglable, généralement fixée à environ 20°C |
Soupape | La chambre de dépôt, la cathode et l'anode doivent être refroidis, et un séparateur d'eau doit être installé, et manuel des vannes sont réglées à l'entrée et à la sortie de chaque branche du séparateur d'eau. | |
Température de fonctionnement | La température de fonctionnement de l'anode est de 600 à 1 100 ℃, la température de fonctionnement de la cathode est de 700 à 1 100 ℃. | |
Pouvoir | Tension de fonctionnement | 600 ~ 1200 V, tension de sortie réglable |
Courant de travail | 6 ~ 15A | |
Système de contrôle | 1) Débit de gaz contrôle; 2) Électrode contrôle de levage, affichage en temps réel de la distance cathodique et anodique, contrôle précision 1 mm ; 3) Surveillance et affichage de la température de la cathode, de l'anode et du substrat ; 4) Certains les fonctions peuvent être ajustées manuellement, comme la pression atmosphérique ; 5) Défaut alarme pour éviter un mauvais fonctionnement ; | |
Electrode | 1) L'anode le diamètre est de 60 mm et le matériau est du cuivre 2) Le le diamètre de la cathode est de 80 à 100 mm et le matériau est du molybdène.Après Utilisation à long terme, le carbone se dépose facilement sur la surface de la cathode et la décharge est instable.Il doit donc être conçu comme un structure remplaçable; 3) Le la distance entre la cathode et l'anode est réglable, la plage est de 10 à 60 mm, la distance est affichée en temps réel et la précision de réglage est de 1 mm ; 4) Les bords de la cathode et de l'anode peuvent être arrondis pour empêcher la décharge des bords ; 5) L'anode peut être polarisé négativement et la plage de tension de polarisation est de 0 à 400 V ; 6) Le bord de l'électrode est isolée pour empêcher une décharge de bord ; | |
L'équipement de dépôt chimique en phase vapeur par plasma à courant continu à cathode chaude (DCCVD) est développé sur la base d'une décharge luminescente à cathode froide conventionnelle et est principalement utilisé pour le dépôt et la croissance de films monocristallins ou polycristallins de diamant.
1. La zone de composition et les caractéristiques de base de la décharge luminescente à cathode chaude
La décharge luminescente de l'équipement de dépôt chimique en phase vapeur par plasma à courant continu à cathode chaude peut être divisée en quatre zones le long de l'axe de la cathode jusqu'à l'anode : couche luminescente de cathode, zone sombre de Faraday, boule de plasma luminescente à colonne positive et couche luminescente d'anode.Parmi eux, la couche luminescente cathodique est une fine couche électroluminescente proche de la cathode, où se produit l'énorme décharge d'ondes, qui joue un rôle important dans le processus de décharge luminescente ;la zone sombre de Faraday est la zone de transition entre la zone cathodique et la zone colonne positive.Les électrons entrent en collision dans la région cathodique et perdent de l'énergie, et les électrons lents ne suffisent pas à provoquer une ionisation et une excitation, ils présentent donc une zone sombre qui n'émet pas de lumière ;la boule de plasma lumineux dans la zone de la colonne positive se trouve à la position la plus évidente de la décharge luminescente, et sa largeur est d'environ la cathode. L'espacement des anodes est d'environ 4/5, et la longueur change avec le changement de l'espacement de l'anode et de la cathode ;Par rapport à la zone lumineuse de la colonne positive, la couche lumineuse de l'anode émet une lumière légèrement plus sombre.
La cathode chaude, la pression de gaz élevée et la densité de courant élevée sont les caractéristiques de base de la décharge luminescente à cathode chaude qui sont différentes de la décharge luminescente à cathode froide conventionnelle.Pendant la décharge, il existe une répartition de l’intensité lumineuse, de la couleur et de la luminosité entre les électrodes, qui sont divisées en quatre zones évidentes.La décharge luminescente couvre toute la surface de la cathode et la tension de décharge augmente avec l'augmentation du courant de décharge ;l'émission électronique cathodique est combinée par l'émission thermique et le processus γ, et le degré de polarisation entre les deux est principalement déterminé par la température cathodique ;la zone de chute de la cathode est de maintenir la lueur La partie indispensable de la décharge lumineuse, l'épaisseur de cette zone est très fine, il y a une chute de potentiel élevée, donc l'intensité du champ dans cette zone est très élevée et génère une énorme décharge d'onde .La densité de courant d’une décharge luminescente à cathode chaude est bien supérieure à celle d’une décharge luminescente à cathode froide.
2. Paramètres techniques DCCVD de l'équipement de dépôt chimique en phase vapeur à plasma DC à cathode chaude :
Déposition chambre | Couche intermédiaire refroidie à l'eau en acier inoxydable | Concevoir la taille de cavité appropriée en fonction la taille de l'électrode pour garantir qu'il n'y a pas de décharge entre la cavité le mur et l'électrode |
Voie à cavité ouverte | Soulever pour ouvrir la cavité ou ouvrir la porte avant, pratique pour le loft et le nettoyage | |
Fenêtre d'observation | Configurez plusieurs fenêtres d’observation pour garantir que la cathode, l'anode et la table de dépôt peuvent être observées | |
Système de vide | Pompe à vide | Le vide est pompé par une pompe mécanique, pas besoin de configurer la pompe moléculaire |
Vide ultime | 0,1 ~ 1Pa | |
Temps de pompage | 5~15min | |
Réglage de la ventilation | Assurer l’uniformité du pompage | |
Plage de réglage de la pression atmosphérique | 0,1Pa~30KPa | |
Soupape de décharge | Peut être restitué à l'atmosphère | |
Jauge à vide | Un vacuomètre de haute précision mesure avec précision la valeur de pression de la cavité | |
Système de distribution de gaz | Configuration de la source d'air | 5 sources de gaz d'hydrogène, méthane, azote, argon et oxygène, avec un supplémentaire réservé à la sauvegarde |
Contrôle du débit de gaz | Le débit volumique est contrôlé par MFC et un débit Un compteur avec une plage appropriée est sélectionné en fonction de la taille de la cavité. Différentes tailles de débit affecteront le temps de montée en pression.De manière générale, le débit d'hydrogène : méthane : azote : argon : oxygène est 40:1:1:40:1 | |
Réglage de l'entrée d'air | Réglage raisonnable de l'entrée d'air pour assurer l'entrée d'air uniformité | |
Système de refroidissement par eau | Puissance du refroidisseur d'eau | La puissance de refroidissement et la hauteur du refroidisseur d'eau doivent faire correspondre la production de chaleur de l'équipement et le débit d'eau de refroidissement, et la température doit être réglable, généralement fixée à environ 20°C |
Soupape | La chambre de dépôt, la cathode et l'anode doivent être refroidis, et un séparateur d'eau doit être installé, et manuel des vannes sont réglées à l'entrée et à la sortie de chaque branche du séparateur d'eau. | |
Température de fonctionnement | La température de fonctionnement de l'anode est de 600 à 1 100 ℃, la température de fonctionnement de la cathode est de 700 à 1 100 ℃. | |
Pouvoir | Tension de fonctionnement | 600 ~ 1200 V, tension de sortie réglable |
Courant de travail | 6 ~ 15A | |
Système de contrôle | 1) Débit de gaz contrôle; 2) Électrode contrôle de levage, affichage en temps réel de la distance cathodique et anodique, contrôle précision 1 mm ; 3) Surveillance et affichage de la température de la cathode, de l'anode et du substrat ; 4) Certains les fonctions peuvent être ajustées manuellement, comme la pression atmosphérique ; 5) Défaut alarme pour éviter un mauvais fonctionnement ; | |
Electrode | 1) L'anode le diamètre est de 60 mm et le matériau est du cuivre 2) Le le diamètre de la cathode est de 80 à 100 mm et le matériau est du molybdène.Après Utilisation à long terme, le carbone se dépose facilement sur la surface de la cathode et la décharge est instable.Il doit donc être conçu comme un structure remplaçable; 3) Le la distance entre la cathode et l'anode est réglable, la plage est de 10 à 60 mm, la distance est affichée en temps réel et la précision de réglage est de 1 mm ; 4) Les bords de la cathode et de l'anode peuvent être arrondis pour empêcher la décharge des bords ; 5) L'anode peut être polarisé négativement et la plage de tension de polarisation est de 0 à 400 V ; 6) Le bord de l'électrode est isolée pour empêcher une décharge de bord ; | |
