Il plasma a microonde funziona utilizzando l'energia delle microonde per ionizzare i gas, creando uno stato di plasma che facilita le reazioni chimiche e la deposizione dei materiali.
Come funziona il plasma a microonde? Spiegato in 6 semplici passi
1. Introduzione del gas e controllo della pressione
Il processo inizia con l'introduzione di gas reagenti come CH4, H2, Ar, O2, N2, ecc. in una cavità a pressione controllata.
La macchina MPCVD (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition) controlla con precisione il flusso di questi gas e la pressione all'interno della cavità.
2. Generazione e introduzione delle microonde
Un generatore di microonde a stato solido da 6KW produce microonde che vengono dirette nella cavità attraverso una guida d'onda.
Queste microonde creano un intenso campo elettromagnetico all'interno della cavità.
3. Formazione del plasma
Sotto l'influenza del campo di microonde, i gas di reazione si trasformano in plasma.
Questo plasma forma una sfera sopra il substrato di diamante.
L'elevata energia del campo di microonde provoca una violenta oscillazione degli elettroni nelle molecole di gas, che porta alla ionizzazione e alla formazione di un plasma.
4. Gestione della temperatura e dell'energia
L'alta temperatura del plasma riscalda il substrato, facilitando il processo di deposizione.
Il calore in eccesso viene gestito da un'unità di raffreddamento ad acqua, che lo dissipa per mantenere le condizioni ottimali all'interno della cavità.
5. Reazioni chimiche e deposizione
Gli elettroni ad alta energia del plasma promuovono reazioni chimiche fondamentali per la deposizione di materiali come il diamante.
Il plasma aumenta l'efficienza della deposizione creando un ambiente chimicamente reattivo a temperature relativamente basse.
Ciò è dovuto alla capacità degli elettroni altamente energetici di ionizzare e dissociare le molecole di gas, portando alla formazione di radicali liberi e siti attivi sul substrato.
6. Crescita selettiva ed efficienza
Il plasma a microonde migliora la crescita selettiva dei materiali fornendo un'alta percentuale di ionizzazione e una buona specificità del substrato.
Ciò è particolarmente evidente nella crescita di nanotubi di carbonio allineati verticalmente mediante MW-CVD (Microwave Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition).
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