本實(shí)用新型涉及金剛石膜技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種微波等離子體化學(xué)氣相沉積金剛石膜的裝置。

背景技術(shù)：

金剛石是一種特殊的物質(zhì)材料，不僅具有非常穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，而且硬度在固體材料中最高。金剛石的半導(dǎo)體特性也十分突出，其晶體結(jié)構(gòu)類型與硅相同，因而可以通過摻雜形成半導(dǎo)體材料。將金剛石沉積到一定的基體材料上制作金剛石膜，最常見的方法是化學(xué)氣相沉積法(CVD)，包括熱絲化學(xué)氣相沉積、微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)、燃燒火焰法、直流等離子體噴射法等。

目前，微波等離子體化學(xué)氣相沉積金剛石膜的方法是利用很高磁場強(qiáng)度的磁場對微波等離子進(jìn)行約束，并且需要在低于0.1Pa的氣壓下合成金剛石，從而獲得250℃以下的低溫。但是，該方法不僅沉積速度非常慢，而且設(shè)備昂貴，大大提高了金剛石膜的合成成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種微波等離子體化學(xué)氣相沉積金剛石膜的裝置，通過在模式轉(zhuǎn)換器的下方設(shè)置圓柱形型腔，同時(shí)設(shè)有半橢球形石英微波窗，可使得激發(fā)等離子體位置穩(wěn)定、密度高，不僅提高了金剛石膜的沉積效率，還降低了合成成本，解決了上述背景技術(shù)中所提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種微波等離子體化學(xué)氣相沉積金剛石膜的裝置，包括微波源和反應(yīng)沉積室，所述微波源與波導(dǎo)相連接，所述波導(dǎo)上設(shè)有模式轉(zhuǎn)換器，所述模式轉(zhuǎn)換器的下方設(shè)有圓柱形型腔，所述圓柱形型腔的下方安裝有反應(yīng)沉積室，所述反應(yīng)沉積室的頂端設(shè)有石英微波窗，所述反應(yīng)沉積室的側(cè)壁上開設(shè)有進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口下方的反應(yīng)沉積室側(cè)壁上開設(shè)有觀察窗口，所述反應(yīng)沉積室的側(cè)壁上開設(shè)有與測溫儀相連接的測溫孔，所述反應(yīng)沉積室內(nèi)設(shè)有沉積臺(tái)，所述沉積臺(tái)上設(shè)有樣品托，所述樣品托的上方設(shè)有微波等離子體球，所述反應(yīng)沉積室與真空泵相連接。

優(yōu)選的，所述石英微波窗設(shè)為半橢球形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述進(jìn)氣口與外部氣源相連接。

優(yōu)選的，所述沉積臺(tái)內(nèi)部和圓柱形型腔外均設(shè)有冷卻水路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果如下：

1、本實(shí)用新型通過在模式轉(zhuǎn)換器的下方設(shè)置圓柱形型腔，同時(shí)設(shè)有半橢球形石英微波窗，可使得激發(fā)等離子體位置穩(wěn)定、密度高，從而提高了金剛石膜的沉積效率。

2、本實(shí)用新型通過在沉積臺(tái)內(nèi)部和圓柱形型腔外均設(shè)置冷卻水路，可以對設(shè)備實(shí)現(xiàn)直接水冷，從而能夠確保整個(gè)裝置在高微波功率輸入下穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而降低了金剛石膜的合成成本。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的局部放大圖。

圖中：1-微波源，2-反應(yīng)沉積室，3-波導(dǎo)，4-模式轉(zhuǎn)換器，5-圓柱形型腔，6-石英微波窗，7-進(jìn)氣口，8-觀察窗口，9-測溫儀，10-沉積臺(tái)，11-樣品托，12-微波等離子體球，13-真空泵，14-外部氣源，15-冷卻水路。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請參閱圖1、圖2，本實(shí)用新型提供一種微波等離子體化學(xué)氣相沉積金剛石膜的裝置技術(shù)方案：一種微波等離子體化學(xué)氣相沉積金剛石膜的裝置，包括微波源1和反應(yīng)沉積室2，所述微波源1與波導(dǎo)3相連接，所述波導(dǎo)3上設(shè)有模式轉(zhuǎn)換器4，所述模式轉(zhuǎn)換器4的下方設(shè)有圓柱形型腔5，所述圓柱形型腔5的下方安裝有反應(yīng)沉積室2，所述反應(yīng)沉積室2的頂端設(shè)有石英微波窗6，所述石英微波窗6設(shè)為半橢球形結(jié)構(gòu)，所述反應(yīng)沉積室2的側(cè)壁上開設(shè)有進(jìn)氣口7，所述進(jìn)氣口7與外部氣源14相連接，所述進(jìn)氣口7下方的反應(yīng)沉積室2側(cè)壁上開設(shè)有觀察窗口8，所述反應(yīng)沉積室2的側(cè)壁上開設(shè)有與測溫儀9相連接的測溫孔，所述反應(yīng)沉積室2內(nèi)設(shè)有沉積臺(tái)10，所述沉積臺(tái)10上設(shè)有樣品托11，所述樣品托11的上方設(shè)有微波等離子體球12，所述沉積臺(tái)10內(nèi)部和圓柱形型腔5外均設(shè)有冷卻水路15，所述反應(yīng)沉積室2與真空泵13相連接。

工作原理：通過真空泵13將反應(yīng)沉積室2預(yù)抽真空至0.1Pa以下，然后，通過進(jìn)氣口7通入H₂和CH₄兩種氣體組成的原料氣體，同時(shí)通過流量控制器控制H₂的流量為360sccm，CH₄的流量為9sccm，當(dāng)反應(yīng)沉積室2內(nèi)的氣體壓力達(dá)到600Pa后，輸入功率為500W、頻率為2.3GHz的微波，則沉積臺(tái)10上方激發(fā)出等離子體，在反應(yīng)過程中，只需維持通入H₂和CH₄的流量及反應(yīng)沉積室2內(nèi)的氣壓不變，則整個(gè)沉積過程即可持續(xù)不斷進(jìn)行，最后，當(dāng)生長到需要的厚度時(shí)，停止反應(yīng)氣體的輸入，并關(guān)閉微波電源和真空泵13，結(jié)束金剛石膜的沉積過程。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。