Патенты автора БРЭНДОН Джон Роберт (GB)
Изобретение относится к СВЧ-плазменному реактору для изготовления синтетического алмазного материала посредством химического парофазного осаждения. Устройство содержит плазменную камеру, ограничивающую резонатор для поддержки основной СВЧ-резонансной моды с частотой f основной СВЧ-резонансной моды, множество источников СВЧ-излучения, связанных с плазменной камерой, для генерации и подачи СВЧ-излучения с суммарной СВЧ-мощностью PT в плазменную камеру, систему газоходов для подачи технологических газов в плазменную камеру и их отвода из нее. Также предусмотрено наличие подложкодержателя, расположенного в плазменной камере и содержащего опорную поверхность для поддержки подложки, на которой при применении должен осаждаться синтетический алмазный материал. При этом множество источников СВЧ-излучения выполнены с возможностью ввода по меньшей мере 30% суммарной СВЧ-мощности PT в плазменную камеру на частоте f основной СВЧ-резонансной моды. По меньшей мере некоторые из множества источников СВЧ-излучения являются твердотельными источниками СВЧ-излучения. Техническим результатом является стимуляция CVD-осаждения алмазов при сочетании энергоэффективности, повышении скорости роста, площади роста и чистоты получаемого продукта. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к способу управления концентрацией и однородностью распределения легирующей примеси в синтетическом CVD-алмазном материале, используемом в электронных устройствах и датчиках. Алмазный материал получают в микроволновом плазменном реакторе, содержащем плазменную камеру 102, в которой расположена(ы) одна или более подложек-областей поверхности роста 105, поверх которой(ых) осаждается алмазный материал, систему газового потока 112 для подачи технологических газов в плазменную камеру 102, систему 122 удаления их оттуда. Микроволновое излучение подается от микроволнового генератора 106 в плазменную камеру 102 через микроволновую связь 110, чтобы сформировать плазму выше области поверхности роста 105 или ниже области поверхности роста, если микроволновый плазменный реактор находится в инвертированной конфигурации с технологическими газами, протекающими в восходящем направлении. Система газового потока 112 включает в себя газовый впуск, содержащий один или более газовых впускных патрубков 124, расположенных противоположно области поверхности роста 105 и сконфигурированных для инжекции технологических газов по направлению к области поверхности роста 105, причем технологические газы инжектируют в плазменную камеру 102 через один или каждый газовый впускной патрубок 124 с числом Рейнольдса в диапазоне 1-100, которые при этом интегрально сформированы в металлической стенке плазменной камеры 102, расположенной противоположно области поверхности роста 105. Плазменная камера 102 выполнена с возможностью поддержания ТМ011 моды стоячей микроволны, конфигурация микроволновой связи 110 содержит микроволновое окно 119 для подачи микроволнового излучения от микроволнового генератора 106 в плазменную камеру 102, которое расположено на противоположном конце плазменной камеры 102 по отношению к области поверхности роста 105 и выполнено в виде кольцевого диэлектрического окна. Изобретение позволяет достичь однородного химического состава алмазного материала, выращенного в единственном цикле роста при поддержании равномерной плазмы с большой площадью при очень высоких скоростях роста и обеспечивает возможность достижения высокой степени контроля уровня и распределения дефектов и легирующих примесей в алмазной пленке без загрязнений и повреждений стенок и микроволнового окна плазменной камеры, которая при этом может поддерживать компактную ТМ011 моду стоячей микроволны. 14 з.п. ф-лы, 17 ил.
Микроволновый плазменный реактор для производства синтетического алмазного материала с помощью химического осаждения из газовой фазы содержит: микроволновый генератор, сконфигурированный для генерации микроволн на частоте f; плазменную камеру, содержащую основание, верхнюю пластину и боковую стенку, простирающуюся от упомянутого основания до упомянутой верхней пластины, задавая объемный резонатор для поддержания микроволновой резонансной моды между основанием и верхней пластиной; конфигурацию микроволновой связи для подачи микроволн от микроволнового генератора в плазменную камеру; систему газового потока для подачи технологических газов в плазменную камеру и удаления их оттуда; держатель подложки, расположенный в плазменной камере и содержащий поддерживающую поверхность для поддержания подложки; и подложку, расположенную на поддерживающей поверхности. Подложка имеет поверхность роста, на которую осаждается синтетический алмазный материал при ее использовании, причем размеры и местоположение подложки в пределах объемного резонатора выбираются для создания профиля локализованного осесимметричного электрического поля Ez поперек поверхности роста при ее использовании. Профиль локализованного осесимметричного электрического поля Ez содержит по существу плоский центральный участок, опоясанный кольцом большего электрического поля. Технический результат - повышение однородности и твердости алмазных продуктов. 18 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к области плазменной обработки материалов. Микроволновый плазменный реактор для производства синтетического алмазного материала с помощью химического осаждения из газовой фазы содержит: микроволновый генератор, сконфигурированный для генерации микроволн на частоте f; плазменную камеру, содержащую основание, верхнюю пластину и боковую стенку, простирающуюся от основания до верхней пластины, задавая объемный резонатор, для поддержания микроволновой резонансной моды, причем объемный резонатор имеет центральную вращательную ось симметрии, простирающуюся от основания до верхней пластины, и верхняя пластина установлена поперек центральной вращательной оси симметрии; конфигурацию микроволновой связи для подачи микроволн от микроволнового генератора в плазменную камеру; систему газового потока для подачи технологических газов в плазменную камеру и удаления их оттуда и держатель подложки, расположенный в плазменной камере и содержащий поддерживающую поверхность для поддержания подложки, на которую осаждается синтетический алмазный материал при ее использовании. Объемный резонатор сконфигурирован как имеющий высоту, измеряемую от основания до верхней пластины плазменной камеры, которая поддерживает резонансную моду TM011 между основанием и верхней пластиной на упомянутой частоте f, и объемный резонатор дополнительно сконфигурирован как имеющий диаметр, измеряемый на высоте меньшей, чем 50% высоты объемного резонатора, измеряемой от основания, который удовлетворяет условию того, что отношение высоты объемного резонатора к диаметру объемного резонатора находится в пределах от 0,3 до 1,0. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.
