Le plasma micro-ondes fonctionne en utilisant l'énergie des micro-ondes pour ioniser les gaz, créant ainsi un état de plasma qui facilite les réactions chimiques et le dépôt de matériaux.
Comment fonctionne le plasma micro-ondes ? Expliqué en 6 étapes simples
1. Introduction du gaz et contrôle de la pression
Le processus commence par l'introduction de gaz réactifs tels que CH4, H2, Ar, O2, N2, etc. dans une cavité sous pression contrôlée.
La machine MPCVD (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition) contrôle précisément le flux de ces gaz et la pression à l'intérieur de la cavité.
2. Génération et introduction des micro-ondes
Un générateur de micro-ondes à semi-conducteurs de 6KW produit des micro-ondes qui sont dirigées dans la cavité à travers un guide d'ondes.
Ces micro-ondes créent un champ électromagnétique intense à l'intérieur de la cavité.
3. Formation du plasma
Sous l'influence du champ de micro-ondes, les gaz de réaction se transforment en plasma.
Ce plasma forme une boule au-dessus du substrat de diamant.
L'énergie élevée du champ de micro-ondes fait osciller violemment les électrons dans les molécules de gaz, ce qui conduit à l'ionisation et à la formation d'un plasma.
4. Gestion de la température et de l'énergie
La température élevée du plasma chauffe le substrat, facilitant ainsi le processus de dépôt.
L'excès de chaleur est géré par une unité de refroidissement à eau, qui dissipe la chaleur pour maintenir des conditions optimales à l'intérieur de la cavité.
5. Réactions chimiques et dépôt
Les électrons à haute énergie du plasma favorisent les réactions chimiques qui sont cruciales pour le dépôt de matériaux tels que le diamant.
Le plasma améliore l'efficacité du dépôt en créant un environnement chimiquement réactif à des températures relativement basses.
Cela est dû à la capacité des électrons hautement énergétiques à ioniser et à dissocier les molécules de gaz, ce qui entraîne la formation de radicaux libres et de sites actifs sur le substrat.
6. Croissance sélective et efficacité
Le plasma micro-ondes améliore la croissance sélective des matériaux en fournissant un pourcentage d'ionisation élevé et une bonne spécificité du substrat.
Ceci est particulièrement évident dans la croissance de nanotubes de carbone alignés verticalement en utilisant le MW-CVD (Microwave Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition).
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