[实用新型]一种动态电弧生长仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及薄膜生长装置，特别是一种动态电弧生长仪。

背景技术

金刚石薄膜具有很高的硬度、较好的热导性、耐磨损性、极佳的化学惰性，以及从远红外区到深紫外区完全透明等优点。金刚石薄膜在焊接刀具、大功率激光器、半导体以及X射线窗口等领域有着广泛的前景。因此，实现金刚石薄膜的可控生长，降低金刚石薄膜的合成成本，是将金刚石薄膜推向应用的关键。

但现有的金刚石薄膜的生长方法经常使用直流电弧生长方法。如在100托左右的气压下，CH4/H2以百分之几的流量比例通入生长室，气体分子在电弧等离子区分解形成CH3和H，扩散到下部的衬底上，生长成为金刚石膜。在此过程中，CH3浓度越高生长越快，H浓度越高质量越好。电弧温度越高，CH3和H的浓度越高。但这种方法有三点不足。第一，衬底与电弧直接连接，不导电的衬底无法使用，金刚石生长的衬底温度为800～1100度，限制了电弧等离子区的最高使用温度。第二，电弧稳定性受气压，距离，表面形貌的适时影响，气压的微小波动会立刻影响电弧的放电行为，转化为衬底温度的适时变化，不利于均匀金刚石膜的形成和生长。第三，电弧从中心到边缘存在固有的温度梯度，使得衬底上的温度常是中心高外围低，长成的金刚石膜也表现为中心厚，边缘薄。不利于大面积金刚石膜的均匀生长。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动态电弧生长仪，避免直流电弧生长法衬底温度波动大，避免温度中心到边缘的温度梯度不足的问题，该动态电弧生长仪具有高电弧温度，稳定温度场和可调节的温度梯度，便于制备大面积均匀金刚石膜。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种动态电弧生长仪，包括高压正极、高压负极、控制处理器、第一IGBT、第二IGBT、限流电阻、正钨电极杆组和负钨电极杆组，所述正钨电极杆组包括第一钨电极杆、第二钨电极杆、第三钨电极杆、第四钨电极杆、第五钨电极杆和第六钨电极杆，所述负钨电极杆组包括第七钨电极杆、第八钨电极杆、第九钨电极杆、第十钨电极杆、第十一钨电极杆和第十二钨电极杆，正钨电极杆组和负钨电极杆组交叉排列，并构成放电单元二维点阵，正钨电极杆组和负钨电极杆组为上下交叉，两个钨电极杆组之间的间隙为d，正钨电极杆组为竖向排列，正钨电极杆组依次通过限流电阻、第一IGBT和高压正极相连，负钨电极杆组为横向排列，负钨电极杆组通过第二IGBT与高压负极相连，所述控制处理器分别与第一IGBT和第二IGBT相连。

本实用新型中，设有横向的钨电极杆组和竖向的钨电极杆组，两个钨电极杆组交叉排列，竖向的钨电极杆组在导通回路中设置有限流电阻，该导通回路中的放电频率为40KHz，该放电功率由限流电阻和IGBT的开通和关闭时间相关。

本实用新型中，正钨电极杆组和负钨电极杆组中，相邻两钨电极杆的间距为4mm，每个钨电极杆的直径为1mm。

本实用新型中，两个钨电极杆组之间的间隙d为1mm。

本实用新型中，高压正极为1千伏高压正极，高压负极为1千伏高压负极。

本实用新型中，第一IGBT和第二IGBT的放电频率为40KHz。

本实用新型的有益效果为：

(1)避免直流电弧生长法衬底温度波动大，避免温度中心到边缘的温度梯度不足的问题；

(2)该动态电弧生长仪具有高电弧温度，稳定温度场和可调节的温度梯度，便于制备大面积均匀金刚石膜；

(3)电弧稳定性强，有利于利于大面积金刚石膜的均匀生长。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型生长仪使用时的结构示意图；

图中，1-第一钨电极杆，2-第二钨电极杆，3-第三钨电极杆，4-第四钨电极杆，5-第五钨电极杆，6-第六钨电极杆，7-第七钨电极杆，8-第八钨电极杆，9-第九钨电极杆，10-第十钨电极杆，11-第十一钨电极杆，12-第十二钨电极杆，13-限流电阻，14-第一IGBT，15-第二IGBT，16-控制处理器，17-高压正极，18-高压负极，20-放电层，21-衬底，22-衬底控温台。

具体实施方式