Die MPCVD-Anlage (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition) für die Abscheidung von Einkristalldiamanten wurde für die Herstellung hochwertiger Diamanten entwickelt und verfügt über Funktionen, die Stabilität, Präzision und Effizienz gewährleisten.Zu den wichtigsten Komponenten gehören ein 6 kW-Mikrowellenplasmasystem mit hoher Leistungsdichte, ein wassergekühlter Substrattisch und eine Reflexionskammer für das Wärmemanagement sowie eine automatische Druckregelung über Vakuumpumpen.Das System nutzt die Selbsterhitzung des Mikrowellenplasmas zur Steuerung der Substrattemperatur und umfasst Sicherheitsmechanismen wie ein Kühlwasserzirkulationssystem.Die fortschrittliche Automatisierung wird durch einen 15-Zoll-Touchscreen mit SPS-Steuerung ermöglicht, der die Speicherung von Prozessdateien und reproduzierbare Ergebnisse erlaubt.Das Design der Anlage legt den Schwerpunkt auf eine gleichmäßige Abscheidung, die Vermeidung von Verunreinigungen und hohe Wachstumsraten (bis zu 150 μm/h), was sie zu einer kosteneffizienten Lösung für industrielle und Forschungsanwendungen macht.
Die wichtigsten Punkte werden erklärt:
1. Hochleistungs-Mikrowellenplasma-System
- 6kW-Mikrowellen-Plasmaquelle:Bietet eine hohe Leistungsdichte, die für die Erzeugung eines stabilen und dichten Plasmas unerlässlich ist, was für eine effiziente Diamantabscheidung von entscheidender Bedeutung ist.
- Hohlraumdesign aus Edelstahl:Gewährleistet Langlebigkeit und minimiert das Kontaminationsrisiko im Vergleich zu CVD-Hot-Filament-Verfahren.
2. Wärmemanagement und -stabilität
- Wassergekühlte Substratstufe & Reflexionskammer:Hält die Temperatur über einen langen Zeitraum konstant, verhindert eine Überhitzung und gewährleistet ein gleichmäßiges Diamantwachstum.
- Mikrowellen-Plasma-Selbsterhitzung:Es werden keine externen Heizelemente benötigt, was die Verschmutzung reduziert und die Präzision der Temperaturregelung verbessert.
3. Vakuum- und Druckkontrolle
- Vollskaliges Vakuum-Messgerät:Ermöglicht eine genaue Druckmessung, die für die Optimierung der Ablagerungsbedingungen entscheidend ist.
- Turbo-Molekular- und Drehschieberpumpen:Automatische Regelung des Abscheidedrucks, um wiederholbare Prozessbedingungen zu gewährleisten.
4. Sicherheits- und Automatisierungsfunktionen
- Kühlwasserzirkulationssystem:Schützt das Gerät während des Betriebs mit hoher Leistung und verhindert thermische Schäden.
- 15-Zoll-Touchscreen mit PLC-Steuerung:Vereinfacht den Betrieb mit programmierbarer Logiksteuerung (SPS), die es dem Benutzer ermöglicht, bis zu 20 Prozessdateien zu speichern und abzurufen, um konsistente Ergebnisse zu erzielen.
5. Leistungsvorteile
- Hohe Wachstumsraten (bis zu 150 μm/h):Schnellere Abscheidung im Vergleich zu anderen CVD-Verfahren, was den Durchsatz für industrielle Anwendungen erhöht.
- Gleichmäßige Plasmaverteilung:Die große Plasmafläche gewährleistet eine gleichmäßige Diamantbeschichtung, die für ein hochwertiges Einkristallwachstum entscheidend ist.
- Reproduzierbarkeit & Kosteneffizienz:Die gleichbleibende Qualität der Proben und die niedrigeren Betriebskosten machen MPCVD zu einer bevorzugten Wahl für Forschung und Produktion.
6. Prozess-Flexibilität
- Multi-Gas-Kompatibilität:Unterstützt verschiedene Gasquellen (z. B. Methan, Wasserstoff) und ermöglicht so maßgeschneiderte Diamanteigenschaften (z. B. optisch, mechanisch).
- Einstellbarkeit der Parameter:Schlüsselfaktoren wie Gaskonzentration, Druck und Leistungsdichte können zur Optimierung der Diamantqualität fein abgestimmt werden.
Dieses Gerät ist ein Beispiel für fortschrittliche Diamantsynthesetechnologie, die Präzisionstechnik mit benutzerfreundlicher Automatisierung kombiniert, um den Anforderungen der modernen Materialwissenschaft und industriellen Fertigung gerecht zu werden.
Zusammenfassende Tabelle:
| Merkmal | Beschreibung |
|---|---|
| Mikrowellen-Plasma-System | 6 kW hohe Leistungsdichte, Hohlraum aus rostfreiem Stahl für kontaminationsfreien Betrieb |
| Thermisches Management | Wassergekühlte Substratbühne und Reflexionskammer für stabile Temperaturkontrolle |
| Vakuum- und Druckregelung | Turbomolekular- und Drehschieberpumpen für die automatische Druckregelung |
| Automatisierung & Sicherheit | 15-Zoll-SPS-Touchscreen, Kühlwasserkreislauf für zuverlässigen Betrieb |
| Leistung | Hohe Wachstumsraten (150 μm/h), gleichmäßige Plasmaverteilung für konstante Qualität |
| Prozess-Flexibilität | Kompatibilität mit mehreren Gasen und einstellbare Parameter für maßgeschneiderte Diamanteigenschaften |
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