本技术涉及一种椭球形MPCVD装置,旨在提高金刚石材料生长过程中的微波能量耦合效率。该装置包括矩形波导、微波电源、短路活塞以及椭球形谐振腔体,微波天线通过波导伸入腔体内。椭球形谐振腔体腔壁为椭球形,内部中空,底部设有样品台,并通过管路与抽气和进气系统相连。利用椭球体双焦点特性,该装置能够实现高密度等离子体激发和金刚石沉积生长。
背景技术
微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)是制备高品质金刚石材料的常用方法,能够用于制备工具级、热沉级、宝石级、光学级以及电子级金刚石单晶和多晶材料,MPCVD系统的核心是微波谐振腔体,金属材质的谐振腔体会对输入的微波进行反射,最终在沉积台处谐振,形成一定范围内的高微波电场区域,设计合理的MPCVD谐振腔能够保证在较宽的工艺范围内实现微波能量的高效耦合,同时避免次生等离子体的激发,不会对腔体及微波窗口产生刻蚀,从而制备处高品质金刚石材料。然而微波谐振腔体的不同结构设计均会对微波谐振效果产生较大影响,同时需要兼顾金刚石材料生长工艺对腔体的要求,即能够在较高的功率和气压下长时间稳定运行。因此合理的微波谐振腔设计对于金刚石材料的可控制备至关重要。
实现思路