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Microwave enhanced CVD

Microwave enhanced CVD - AsTex S1500 (customized)

Daniele M. Trucchi  -

DiaTHEMA Lab

Sede di Roma - Monterotondo
 
Personalizzato a partire dal sistema di deposizione Astex S1500, è un setup alla crescita di strati di diamante policristallino e diamondlike-carbon (DLC) tramite tecnica assistita da plasma a microonde CVD (MWCVD). Dotato di un piattello in grafite che permette il riscaldamento dei campioni fino a 950 °C. La tecnica viene viene inoltre impiegata per indurre terminazioni superficiali in idrogeno di semiconduttori.
Il metano (CH4), che viene spesso utilizzato come precursore per la crescita del diamante nelle tecniche CVD, subisce una dissociazione mentre è esposto a un plasma ad alta energia a microonde. Nel processo di deposizione del diamante, inoltre, la presenza di idrogeno è fondamentale in quanto impedisce la formazione di fasi di carbonio non diamante, fornendo una condizione di super-equilibrio termodinamico. Il sistema consente anche la crescita del diamante di tipo n drogato con azotoutilizzando un plasma di CH4/N2/H2.
La tecnica MW-CVD è comunemente usato quando il film in crescita richiede la massima purezza e la più bassa concentrazione di difetti. L'uniformità dello spessore del film è limitata rispetto alla tecnica HF-CVD.
 

SPECIFICHE TECNICHE

  • Pressione in alto vuoto < 10-8mbar;

  • Generatore di microonde (2.45 GHz) fino a 2 kW (MKS Instruments TM025 51);

  • 3 linee di gas (H, CH4, N2);

  • Temperatura massima 950 °C;

  • Pressioni parziali fino a 100 mbar;

    • Cambiando la pressione parziale e il rapporto precursori/idrogeno è possibile ottenere growth rate fino a 1.5 um/hr;

  • 3 flussimetri per H2 (300 sccm), Ar (50 sccm) e CH4 (10 sccm).

TECNICHE DISPONIBILI

  • Misura della temperatura del substrato mediante pirometro a doppio colore IR.
 

CAMPIONI

  • Area massima di deposizione attiva: diametro di 4 pollici con uniformità fino a 2 pollici di diametro;

  • Possibilità di inserire più campioni monocristallini e policristallini.

 

UTILIZZATO PER

  • Deposizione di diamante poli- e nano-cristallino;
  • Deposizione per crescita omo-epitassiale su diamante mono-cristallino;
  • Deposizione di DLC;
  • Terminazione superficiale in idrogeno di semiconduttori.
 
 

ESEMPI APPLICATIVI

Solar Thermionic-Thermoelectric Generator (ST2G): concept, material and prototype demonstration

I film di nanodiamante drogati con azoto sono stati depositati su HfC per operare come efficienti emettitori termoionici nel prototipo del generatore termoelettrico-termoelettrico solare ST2G.
 
Si veda: D. M. Trucchi, A. Bellucci, M. Girolami, P. Calvani, E. Cappelli, S.   Orlando, R. Polini, L. Silvestroni, D. Sciti, A. Kribus, Advanced Energy Materials 8, 32 (2018) 1802310
doi: 10.1002/aenm.201802310

 
 
 
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