O plasma de micro-ondas funciona através da utilização de energia de micro-ondas para ionizar gases, criando um estado de plasma que facilita as reacções químicas e a deposição de materiais.
Como é que o plasma de micro-ondas funciona? Explicado em 6 passos simples
1. Introdução de gás e controlo da pressão
O processo começa com a introdução de gases reagentes, tais como CH4, H2, Ar, O2, N2, etc., numa cavidade sob pressão controlada.
A máquina MPCVD (Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition) controla com precisão o fluxo destes gases e a pressão dentro da cavidade.
2. Geração e introdução de micro-ondas
Um gerador de micro-ondas de estado sólido de 6KW produz micro-ondas que são dirigidas para a cavidade através de um guia de ondas.
Estas micro-ondas criam um campo eletromagnético intenso no interior da cavidade.
3. Formação de plasma
Sob a influência do campo de micro-ondas, os gases de reação são transformados num estado de plasma.
Este plasma forma uma bola sobre o substrato de diamante.
A elevada energia do campo de micro-ondas faz com que os electrões das moléculas de gás oscilem violentamente, levando à ionização e à formação de um plasma.
4. Gestão da temperatura e da energia
A elevada temperatura do plasma aquece o substrato, facilitando o processo de deposição.
O excesso de calor é gerido por uma unidade de arrefecimento a água, que dissipa o calor para manter as condições ideais dentro da cavidade.
5. Reacções químicas e deposição
Os electrões de alta energia do plasma promovem reacções químicas que são cruciais para a deposição de materiais como o diamante.
O plasma aumenta a eficiência da deposição ao criar um ambiente quimicamente reativo a temperaturas relativamente baixas.
Isto deve-se à capacidade dos electrões altamente energéticos para ionizar e dissociar moléculas de gás, levando à formação de radicais livres e sítios activos no substrato.
6. Crescimento seletivo e eficiência
O plasma de micro-ondas melhora o crescimento seletivo dos materiais, proporcionando uma elevada percentagem de ionização e uma boa especificidade do substrato.
Isto é particularmente evidente no crescimento de nanotubos de carbono alinhados verticalmente utilizando MW-CVD (Microwave Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition).
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