(1)熱絲化學(xué)氣相沉積(HFCVD)

    熱絲 CVD技術(shù)是在低壓下生長(zhǎng)金剛石的最早方法，而且也是最大眾化的方法。1982年Matsumoto 等人將難熔金屬絲加熱到 2000℃以上，在此溫度下，通過(guò)燈絲的 H2氣體很容易產(chǎn)氫原子。在碳?xì)錈峤膺^(guò)程中，原子氫的產(chǎn)生增加了金剛石薄膜的沉積速率。金剛石被選擇沉積而石墨的形成則被抑制，使金剛石薄膜的沉積速率達(dá)到 mm/h的量級(jí)，而這一沉積速率對(duì)于工業(yè)上普遍采用的方法。HFCVD 可以使用各種碳源，如甲烷、丙烷、乙炔和其他碳?xì)浠衔?，甚至些含有氧的碳?xì)浠?，如丙酮、乙醇和甲醇等。含氧基團(tuán)的加人使金剛石的沉積溫度范圍大大變寬。

    除了典型的 HFCVD系統(tǒng)，也有一些在HFCVD 系統(tǒng)基礎(chǔ)上的改進(jìn)系統(tǒng)。最常見的是直流等離子體與 HFCVD的復(fù)合系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，可以在基片和燈絲上施加偏壓。在基片上加定的正偏壓、燈絲上加一定的負(fù)偏壓，會(huì)使電子轟擊基片，使表面氫得以脫附。脫附的結(jié)果使金剛石薄膜的沉積速率增加(約10mm/h)，這一技術(shù)稱為電子輔助 HFCVD。當(dāng)偏壓足夠大，建起一個(gè)穩(wěn)定的等離子體放電時(shí)，H2和碳?xì)浠衔锏姆纸獯蠓黾樱罱K導(dǎo)致生長(zhǎng)速率的增加。當(dāng)偏壓的極性反轉(zhuǎn)時(shí)(基片為負(fù)偏壓)，基片上會(huì)出現(xiàn)離子轟擊，導(dǎo)致在非金剛石基片上金剛石成核的增加。另外一種改進(jìn)是用多個(gè)不同燈絲取代單一熱燈絲以便實(shí)現(xiàn)均勻沉積，最終形成大面積的金剛石薄膜。HFCVD的缺點(diǎn)是，燈絲的熱蒸發(fā)會(huì)在金剛石薄膜中形成污染物。

    (2)微波等離子體CVD(MWCVD)

    20世紀(jì) 70年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，利用直流等離子體可以增加原子氫的濃度。因此，等離子體成為另外一種將H2分解成原子氫，并激活碳基原子團(tuán)來(lái)促進(jìn)金剛石薄膜形成的方法。除了直流等離子體，另外兩種等離子體也受到人們的關(guān)注。微波等離子體 CVD 的激發(fā)頻率為 2.45GHZ。射頻等離子體 CVD 的激發(fā)頻率為 13.56MHz。微波等離子體在微波頻率引起電子振動(dòng)方面是獨(dú)特的。當(dāng)電子與氣體原子或分子碰撞時(shí)，可產(chǎn)生很高的離化率。微波等離子體經(jīng)常被稱為具有“熱”電子“冷”離子和中性粒子的物質(zhì)。薄膜沉積過(guò)程中，微波通過(guò)窗口進(jìn)入到等離子體增強(qiáng)CVD 合成反應(yīng)室中。發(fā)光等離子體一般呈球狀，球狀的尺寸隨著微波功率的增加而增大，金剛石薄膜在發(fā)光區(qū)一角的基片上生長(zhǎng)，基片不必直接接觸發(fā)光區(qū)域。

——本文由硬質(zhì)涂層設(shè)備廠家振華真空發(fā)布