Выбор подложки и предварительная обработка
- Выбор подложки: Обычно в качестве подложки выбирают штамп из цементированного карбида, например штамп из цементированного карбида YG6, поскольку он обладает хорошей прочностью и износостойкостью, а также может обеспечить стабильную поддержку для последующего роста алмазной пленки1.
- Удаление поверхностного кобальта: Металлический кобальт катализирует графитизацию в процессе осаждения CVD-алмаза, что делает структуру покрытия рыхлой и снижает адгезию. Как правило, для удаления кобальта с поверхности подложки используется метод кислотной коррозии, например, помещение подложки в разбавленный раствор соляной кислоты и добавление небольшого количества перекиси водорода в качестве промотора коррозии, чтобы способствовать и регулировать процесс коррозионной де-кобальтизации, эффективно удалять кобальт из поверхностного слоя подложки и предотвращать чрезмерную коррозию1.
- Шлифование: Отшлифуйте обработанную поверхность подложки для удаления кобальта алмазным порошком, чтобы удалить плохо связанные частицы карбида вольфрама на поверхности и увеличить плотность зарождения осажденного CVD алмаза1.
- Очистка и сушка: Отшлифованная подложка промывается ультразвуком, ополаскивается и сушится, чтобы убедиться, что поверхность подложки чистая и свободная от примесей, что обеспечивает хорошие условия для последующего процесса осаждения.
Осаждение алмазных пленок методом горячего фильтрования CVD
- Установка горячей проволоки: В качестве горячей проволоки используется одна перфорированная танталовая или вольфрамовая проволока, которая выпрямляется высокотемпературной пружиной после прохождения через отверстие фильеры для протяжки проволоки и размещается точно в осевом центре фильеры, так что температура внутренней поверхности отверстия в основном поддерживается равномерно в течение всего процесса нанесения покрытия.
- Вакуумирование и газирование: Предварительно обработанная подложка помещается в реакционную камеру CVD, которая вакуумируется, а затем обрабатывается реакционными газами, обычно водородом, ацетоном и небольшим количеством четыреххлористого углерода. Водород и ацетон возбуждаются горячей нитью для создания достаточной концентрации реакционноспособных атомов водорода и углеродсодержащих реакционных групп, а тетрахлорид углерода используется для увеличения плотности зарождения пленки с целью улучшения качества поверхности покрытия.
- Регулировка параметров процесса: Отрегулируйте давление в реакционной камере до 2 - 6 Кпа, контролируйте общий расход реакционного газа на уровне 200 - 400 мл/мин, объемное соотношение ацетона к водороду составляет 1 - 3%, соотношение тетрахлорида углерода к ацетону составляет около 2%, температура нити поддерживается на уровне около 2200°C, а постоянное напряжение смещения 50 - 150 вольт подается на поверхность горячей нити и внутренние отверстия матрицы для создания постоянного напряжения смещения 0,6 - 2 ампера. Постоянный разрядный ток 0,6 - 2 ампера подается на поверхность горячей нити и отверстия в фильере для волочения проволоки, чтобы ускорить рост алмазной пленки.
- Осаждение алмазной пленки: При соблюдении вышеуказанных условий процесса после определенного периода осаждения на поверхности отверстия фильеры можно получить равномерное алмазное покрытие. Например, после 4 часов осаждения можно вырастить алмазное покрытие толщиной около 10 микрон.
Постобработка
- Охлаждение и удаление: После завершения осаждения нагрев и газообразование прекращаются, реакционной камере дают естественным образом остыть до комнатной температуры, а затем извлекают сердцевину фильеры для волочения проволоки.
- Проверка и оценка: Подготовленные CVD поликристаллические алмазы для волочения проволоки проверяются, включая измерение толщины, твердости, адгезии и других показателей алмазного покрытия, а также проверку точности размеров и качества поверхности сердечников, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям для использования в качестве фильер для волочения проволоки.
- Упаковка и хранение: Упакуйте проверенные стержни для волочения проволоки и храните их в сухом и чистом месте, чтобы предотвратить их повреждение или коррозию
