マイクロ波プラズマは、マイクロ波エネルギーを利用して気体をイオン化し、化学反応や物質堆積を促進するプラズマ状態を作り出すことによって機能します。
マイクロ波プラズマの仕組み簡単な6つのステップ
1.ガス導入と圧力制御
プロセスは、CH4, H2, Ar, O2, N2等の反応ガスを圧力制御された空洞に導入することから始まります。
MPCVD（マイクロ波プラズマ化学気相蒸着）装置は、これらのガスの流れとキャビティ内の圧力を正確に制御します。
2.マイクロ波発生と導入
6KWの固体マイクロ波発生装置はマイクロ波を発生し、導波管を通して空洞に導かれる。
このマイクロ波はキャビティ内に強力な電磁場を作り出す。
3.プラズマの形成
マイクロ波磁場の影響により、反応ガスはプラズマ状態に変化する。
このプラズマはダイヤモンド基板の上にボールを形成する。
マイクロ波電界の高エネルギーにより、ガス分子内の電子が激しく振動し、イオン化してプラズマが形成される。
4.温度とエネルギー管理
プラズマの高温は基板を加熱し、成膜プロセスを促進する。
余分な熱は水冷ユニットによって管理され、キャビティ内の最適な状態を維持するために放熱される。
5.化学反応と蒸着
プラズマの高エネルギー電子は、ダイヤモンドのような材料の成膜に不可欠な化学反応を促進する。
プラズマは、比較的低温で化学的に反応しやすい環境を作り出すことで、成膜効率を高めます。
これは、高エネルギー電子が気体分子をイオン化・解離させ、基材上にフリーラジカルと活性サイトを形成させるためである。
6.選択的成長と効率
マイクロ波プラズマは、高いイオン化率と優れた基材特異性を提供することにより、材料の選択的成長を促進します。
これは、MW-CVD (Microwave Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)を使用した垂直配向カーボンナノチューブの成長で特に顕著です。
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