新型MPCVD沉积模式制备高均匀性的D100 mm金刚石薄膜

频率为2.45 GHz的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置能够沉积直径超过60 mm的金刚石薄膜，但由于MPCVD技术中等离子体的半球形分布特点，很难保证沉积出均匀性好的大尺寸薄膜，调整等离子体分布可以在一定程度上解决这一问题。基于数值模拟的研究发现，衬底边缘悬空产生的间隙能够形成空心阴极放电，提高边缘薄膜的沉积率，优化均匀性。检测结果表明，D100 mm金刚石薄膜上80个点的厚度方差值从4.5×10^-4降低到5.0×10^-5，证明薄膜的均匀性得到提高。金刚石薄膜表面热应力分布更均匀，厚度极值差从70μm降低到30μm，从而降低了薄膜在研磨抛光中产生裂纹的可能性。在较低的沉积压力下，薄膜生长的均匀性和质量均有提升，极值差只有10μm。