真空 ›› 2025, Vol. 62 ›› Issue (6): 9-15.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2025.06.02
范兰兰1, 邱俊杰2
FAN Lanlan1, QIU Junjie2
摘要: 利用数值模拟技术,结合COMSOL Multiphysics软件,提出了一种新型MPCVD装置,利用微波电场对装置结构参数进行了仿真优化,并在最优尺寸下模拟计算了装置的流场分布,以及腔体的等离子体和电场分布,最后开展了金刚石薄膜的制备试验,研究了甲烷、氧气含量对金刚石薄膜生长的影响。结果表明:最佳尺寸下基片台上方的电场强度最高,可达6 430 V/m,输入功率为4.5 kW、压强为80 torr时可得到完全覆盖基片台的稳定半球形等离子体;装置最佳进气口位于正上方,两排气口位置对称分布在下方;随CH4含量增加,金刚石的沉积速率加快,但CH4含量过高会造成晶体质量变差,CH4与H2体积比为6%时,晶体质量较好;随着O2的增加,金刚石的沉积速率先增大后减小,当O2与H2体积比为2%时沉积速率接近0,O2与H2体积比为0.5%时,晶体质量较好。由拉曼测试结果可知,适宜浓度的O2可以提高金刚石的晶体质量,促进沉积速率。
中图分类号: TN33
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