一种TM032模式多圆盘天线微波等离子装置

文档序号:40137855发布日期:2024-11-29 15:23阅读:46来源:国知局
技术简介:
本发明针对传统杆状天线在多模谐振腔中耦合效率低、难以形成强电场区的问题,提出采用TM032模式多圆盘天线结构,通过调节圆盘间距和半径实现多模谐振腔适配,提升微波功率耦合效率,并优化等离子体分布,从而实现大面积金刚石薄膜的高效沉积。
关键词:多圆盘天线,TM032模式

本发明涉及微波等离子装置,尤其涉及一种tm032模式多圆盘天线微波等离子装置。


背景技术:

1、金刚石由于其优异的物理,电化学特性被广泛地应用在各个领域。而微波等离子化学气相沉积法是目前制备高质量金刚石最为有效的方法之一。在微波等离子装置的设计中,包括了微波传输,谐振腔,气体反应室,石英窗口等部分。通常在微波传输部分由矩形波导和微波模式转换器组成。一般而言,微波激励部分模式转换天线采用的天线包括杆状天线,环形天线,缝隙天线、喇叭天线等。这些天线像杆状天线,对于多模谐振腔而言,存在着,电场辐射能量低、耦合效率低的问题,不利于大尺寸金刚石薄膜的沉积。

2、由于追求大面积尺寸的金刚石薄膜,在设计谐振腔体时通常采用多模耦合的方式。如采用不同谐振腔工作模式,势必会改变谐振腔的尺寸,当谐振腔的尺寸如直径较大时,若采用杆状天线,电场经天线的耦合效率会大大降低,此时金刚石膜的沉积就变得非常被动和困难,难以在沉积台上方形成唯一的强电场区。

3、故,针对现有技术的缺陷,实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,确有必要提供一种tm032模式多圆盘天线微波等离子装置,具有沉积金刚石薄膜尺寸大,沉积速率高,耦合功率高等的特点。

2、为了解决现有技术存在的技术问题,本发明的技术方案如下:

3、一种tm032模式多圆盘天线微波等离子装置,至少包括:

4、微波传输部,用于产生并传输微波;

5、耦合天线,用于将微波耦合至谐振腔;其中,所述耦合天线采用的圆盘式耦合天线,能够通过调节圆盘间距和半径以适应不同模式的谐振腔;

6、谐振腔,采用的多模谐振方式tm032,其中,圆柱形谐振腔分为上腔体、中腔体和下腔体,上腔体中设置耦合天线,中腔体与圆柱形谐振腔一致,用于提供稳定的谐振模式,下腔体中设有气体反应室,反应室中设置沉积台,沉积台的高度可调节,通过电磁仿真软件参数化扫描改变下腔体的尺寸以及沉积台的半径,调节等离子体的位置分部;

7、石英罩,石英罩用于隔离反应室和微波传输部;

8、冷却系统,用于冷却反应室;其中,冷却水从沉积台下方一端进入,通过沉积台后从另一端排除。

9、作为进一步的改进方案,所述石英罩为圆柱形,并在边缘处做倒角处理,以减小石英罩造成的污染便于后清理操作,同时有效地增强了电场耦合和优化等离子体形状。

10、作为进一步的改进方案,该装置微波频率为2.45ghz。

11、作为进一步的改进方案,微波传输部采用bj26标准的波导尺寸,包括了微波激励、短路活塞调谐部分。

12、作为进一步的改进方案,上腔体进形倒角,以配合圆盘式耦合天线的电场辐射。

13、作为进一步的改进方案,圆柱形谐振腔半径为195mm,高度为240mm。

14、作为进一步的改进方案,圆盘式耦合天线设置两个可调节圆盘,圆盘的厚度为5~15mm,圆盘间的距离可调,圆盘边缘做圆角处理。

15、与现有技术相比较,本发明技术方案具有如下技术效果:

16、1.采用多圆盘天线的耦合方式,对于微波功率的耦合效率有较大的提升。

17、2.该装置可以通过调节圆盘的半径及圆盘之间的位置来改变装置内电场以及等离子的分布,进而增强微波等离子装置的协调功能。

18、3.该装置采用多圆盘天线耦合的方式,可以在多模tm032谐振腔沉积台上方形成等离子体,该等离子沉积设备。



技术特征:

1.一种tm032模式多圆盘天线微波等离子装置,其特征在于,至少包括:

2.根据权利要求1所述的tm032模式多圆盘天线微波等离子装置,其特征在于,所述石英罩为圆柱形,并在边缘处做倒角处理,以减小石英罩造成的污染便于后清理操作,同时有效地增强了电场耦合和优化等离子体形状。

3.根据权利要求2所述的tm032模式多圆盘天线微波等离子装置,其特征在于,该装置微波频率为2.45ghz。

4.根据权利要求3所述的tm032模式多圆盘天线微波等离子装置,其特征在于,微波传输部采用bj26标准的波导尺寸,包括了微波激励、短路活塞调谐部分。

5.根据权利要求2所述的tm032模式多圆盘天线微波等离子装置,其特征在于,上腔体进形倒角,以配合圆盘式耦合天线的电场辐射。

6.根据权利要求2所述的tm032模式多圆盘天线微波等离子装置,其特征在于,圆柱形谐振腔半径为195mm,高度为240mm。

7.根据权利要求2所述的tm032模式多圆盘天线微波等离子装置,其特征在于,圆盘式耦合天线设置两个可调节圆盘,圆盘的厚度为5~15mm,圆盘间的距离可调,圆盘边缘做圆角处理。


技术总结
本发明公开了一种TM032模式多圆盘天线微波等离子装置,至少包括:微波传输部,用于产生并传输微波;耦合天线,用于将微波耦合至谐振腔;其中,所述耦合天线采用的圆盘式耦合天线,能够通过调节圆盘间距和半径以适应不同模式的谐振腔;谐振腔,采用的多模谐振方式TM032,其中,圆柱形谐振腔分为上腔体、中腔体和下腔体,上腔体中设置耦合天线,中腔体与圆柱形谐振腔一致,用于提供稳定的谐振模式,下腔体中设有气体反应室,反应室中设置沉积台,沉积台的高度可调节,通过电磁仿真软件参数化扫描改变下腔体的尺寸以及沉积台的半径,调节等离子体的位置分部;石英罩,石英罩用于隔离反应室和微波传输部;冷却系统,用于冷却反应室。

技术研发人员:刘杰,邹国强,严丽平,李尧,王豪睿,邓天松,丁明辉
受保护的技术使用者:杭州电子科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/28
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