线形微波等离子体CVD金刚石薄膜沉积技术.pdf

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第卷第期真空科学与技术学报
年、月
线形微波等离子体金刚石薄膜沉积技术
唐伟忠蒋开云耿春雷黑立富
北京科技大学材料科学与工程学院北京


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摘要本文将讨论一种新型的微波等离子体设备——线形微波等离子体设备和其在金刚石薄膜制备技术中
的应用。利用咖探针方法对线形微波等离子体设备产生的等离子体进行的等离子体参数测量表明,在工频半
波激励的条件下, 等离子体的电子温度和等离子体密度分别约为和×/。尝试利用线形微波等离子体设
备,,获得了质量良好的金刚石涂层。由于线形微
波等离子体设备产生的等离子体面积具有容易扩大的优点,因而在需要使用较大面积等离子体的场合,它将有着很好的
应用前景。
关键词线形微波等离子体化学气相淀积金刚石薄膜
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:...
金刚石薄膜拥有优异的力学、热学、光学和电学设备能够均匀产生的微波等离子体的体积受
性质,是一种新型的多功能材料。到目前为止,针对到了一定的限制。
制备金刚石薄膜的特殊需求,国内外已发展出了多线形微波等离子体设备是利用微波与等
种沉积方法,如热丝、、产生并维持等离子体的一
极直流放电、直流电弧喷射以及火焰燃烧种装置。本文将首先介绍线形微波等离子体
技术等。在众多的金刚石薄膜沉积方法中, 设备的基本构成,
微波等离子体技术具有设备稳定性好、所制备术,对线形微波等离子体设备产生的,等离
的金刚石薄膜质量高等显著特点,因而得到了广泛子体进行诊断的实验结果。最后,作为线形微波等
的应用。但是,一般用于金刚石薄膜沉积的微波离子体方法应用的一个实例,我们将讨论其在
等离子体技术有一个显著的缺点,即它可制备硬质合金微型钻头上沉积金刚石涂层方面的应用。
的金刚石薄膜的沉积面积相对较小。这是因为,微
波的传输有赖于微波与金属波导和其他导体表面的线形微波等离子体设备
相互作用,而一般微波设备所使用的微波频率为实验采用的线形微波等离子体设备主体
. ,其波长约为,这使得微波等离子体部分的结构图如图所示。
收稿日期:——
基金项目:国家自然科学基金.
联系人:教授,:,:...
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真空科学与技术学报第卷
的均匀等离子体柱。此时,围绕石英管形成
的等离子体的面积约为,由此可估算出微波
等离子体的功率密度约为/。



图线形微波等离子体设备的原理图
.

在此设备中,由两支磁控管分别产生功率为
、。经过波导管、环行图线形微波等离子体设备产生的等离子体柱
器、功率匹配负载之后、微波由波导一同轴模式转换.
器,从设备的两端被耦合进入沉积室。在沉积室的
轴线上,装置有作为微波发射源的同轴线式发射天
线。在发射天线的外侧装有石英管。该石英管的作线形微波等离子体柱的探针诊
用是将微波发射天线与沉积室相隔离,从而在断与金刚石薄膜沉积
沉积室内维持微波等离子体所需要的低气压。当从使用