[实用新型]一种微波等离子体化学气相沉积装置

说明书

本实用新型涉及一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括：波导装置，波导装置包括微波天线，微波天线包括进气管、水冷结构、天线下盘和分气盘，反应腔，设置在波导装置下方，与波导装置连接，天线下盘位于反应腔内部；旋转升降冷却机构，旋转升降冷却机构包括主轴、升降机构、旋转机构和冷却机构，其中，主轴顶端与反应腔内设置的生长平台连接；升降机构、旋转机构和冷却机构均与主轴连接，以驱动主轴带动生长平台在反应腔内做直线运动和旋转运动的同时进行水冷散热。本实用新型的微波等离子体化学气相沉积装置，可以为化学气相沉积工艺提供稳定的生长平台，避免了金刚石膜出现生长不均匀的现象。

技术领域

本实用新型属于金刚石膜制备技术领域，具体涉及一种微波等离子体化学气相沉积装置。

背景技术

金刚石膜具有高硬度、低摩擦系数、高热导率、高透光性、宽禁带宽度、高电阻率、高击穿场强以及高载流子迁移率等一系列优异性能，是一种性能极为优越的多功能材料。正是由于在如此多的方面都有极佳的表现，因而金刚石膜是21世纪新材料领域中最吸引人瞩目的热点材料之一。

目前人工合成金刚石的方法有高温高压法(HTHP)，直流电弧等离子体喷射法(DCAPJ)，热丝化学气相沉积法(HFCVD)，微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)，其中MPCVD是制备高品质金刚石膜的首选方法。这是由于微波激发的等离子可控性好，等离子密度高，无电极污染等一系列优点。

现有的微波等离子体化学气相沉积装置在制备金刚石膜时，不可避免的在反应室内会产生大量的热，从而会造成成膜效果不理想的问题，而且微波辐射通过介质窗口传递至反应腔中，会造成微波能量损失。另外，在金刚石膜合成过程中，金刚石膜的高度会发生改变，会导致金刚石膜出现生长不均匀的现象，影响金刚石膜的成膜质量。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种微波等离子体化学气相沉积装置。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种微波等离子体化学气相沉积装置，包括：

波导装置，所述波导装置包括微波天线，所述微波天线包括进气管、水冷结构、天线下盘和分气盘，其中，所述水冷结构套设在所述进气管的外部；所述分气盘设置在所述天线下盘的下端；所述进气管的下端穿过所述天线下盘与所述分气盘连接，所述分气盘上设置有均匀排列的分气孔；

反应腔，设置在所述波导装置下方，与所述波导装置连接，所述天线下盘位于所述反应腔内部；

旋转升降冷却机构，所述旋转升降冷却机构包括主轴、升降机构、旋转机构和冷却机构，其中，所述主轴顶端与所述反应腔内设置的生长平台连接；所述升降机构与所述主轴连接，以驱动所述主轴带动所述生长平台在所述反应腔内上下移动；所述旋转机构与所述主轴连接，以驱动所述主轴带动所述生长平台在所述反应腔内做旋转运动；所述冷却机构与所述主轴连接，用于对所述生长平台进行水冷散热。

在本实用新型的一个实施例中，所述水冷结构包括进水管、出水管和第一水套轴，其中，

所述进水管和所述出水管由内到外依次套设在所述进气管的外部；

所述进水管和所述出水管的下端与所述天线下盘连接；

所述第一水套轴套接在所述出水管的外部，所述第一水套轴上开设有进水口和出水口，所述进水口与所述进水管连通，所述出水口与所述出水管连通，且位于所述进水口的下方。

在本实用新型的一个实施例中，所述天线下盘呈圆台状，其母线与水平面的夹角为15°-20°，所述出水管与所述天线下盘上表面的直径比为1:15-1:20。

在本实用新型的一个实施例中，所述升降机构包括第一伺服电机、第一传动件以及第一控制器，其中，

所述第一传动件分别与所述第一伺服电机和所述主轴连接；