一种微波等离子谐振腔制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微波等离子谐振腔，其包括金属腔，该金属腔的顶部的中间设有一调节结构，该调节结构的内部设有一气体入口通道，该金属腔的底部设有一基台以及两个对称设置的气体出口通道，所述两个气体出口通道设于所述基台的两侧，所述气体入口通道对准所述基台的中心位置。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种微波等离子谐振腔。
技术介绍
微波等离子体具有诸多优异的特性，因而应用十分广泛。而微波等离子谐振腔是微波等离子体应用中的核心部件。微波等离子谐振腔的结构设计对于微波等离子体应用，比如微波等离子化学气相沉积技术，具有重要意义。现有的微波等离子谐振腔由于将气体通道的设计的不够科学合理，导致谐振腔的腔体内的气体流动受到一定限制，进而使得气体的分布不够均匀。这极大的影响了微波等离子化学气相沉积时最后沉积的薄膜的均匀程度以及质量。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种具有合理的气体通道设计的微波等离子谐振腔。本技术提供一种微波等离子谐振腔，其包括金属腔，该金属腔的顶部的中间设有一调节结构，该调节结构的内部设有一气体入口通道，该金属腔的底部设有一基台以及两个对称设置的气体出口通道，所述两个气体出口通道设于所述基台的两侧，所述气体入口通道对准所述基台的中心位置。优选的，所述调节结构的部分伸入至所述金属腔的内部。优选的，所述调节结构由不锈钢制成。优选的，所述气体入口通道以及气体出口通道的尺寸为1毫米～5毫米。优选的，所述气体入口通道以及气体出口通道的截面形状为圆形。优选的，所述金属腔的形状为圆筒形。优选的，所述调节结构的形状为圆筒形。优选的，所述基台与所述气体入口通道之间的间距为90毫米～110毫米。与现有技术相比较，本技术提供的微波等离子谐振腔具有以下优点：由于将气体入口通道设置于金属腔的顶部中间，并且气体入口通道对准所述基台的中心位置，当将气体由所述气体入口通道导入金属腔内之后，气体由所述金属腔的中间位置向四周扩散，并沿着基台的表面的中心均匀向外扩散，而在金属腔内形成对流。随着等离子激发后气体逐渐被消耗，部分气体由金属腔底端的气体出口通道而排出。此种气体入口通道以及气体出口通道的设计，有利于在金属腔内形成较为均匀的对流，从而可得到均匀沉积的薄膜，大大拓展了微波等离子体的应用。附图说明图1为本技术所述微波等离子谐振腔的结构示意图。图2为图1所述微波等离子谐振腔的俯视局部图。图3至图5为本技术所述实施例微波等离子谐振腔采用不同的气体流速的气体模拟测试图(图3对应气体流速为2m/s；图4对应气体流速为5m/s；图5对应气体流速为10m/s)。图6为对比例1微波等离子谐振腔的俯视局部图。图7、图8为对比例1所述微波等离子谐振腔采用不同的气体流速的气体模拟测试图(图7对应气体流速为2m/s；图8对应气体流速为5m/s)。其中，图中1表示金属腔；2表示调节结构；3表示气体入口通道；4表示气体出口通道；5表示基台；6表示介质窗口；7表示观察窗口；8表示支柱。如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本技术。具体实施方式以下将对本技术提供的微波等离子谐振腔作进一步说明。请参见图1，本技术提供一种微波等离子谐振腔。所述微波等离子谐振腔包括一金属腔1。所述金属腔1的顶部的中间设有一调节结构2。该调节结构2的内部设有一气体入口通道3。该金属腔1的底部设有一基台5以及两个对称设置的气体出口通道4。两个所述气体出口通道4设于所述基台的两侧。所述气体入口通道3对准所述基台5的中心位置。所述金属腔1的截面形状以及尺寸可根据具体需要设定。本实施例中，所述金属腔1的截面形状为圆形，所述金属腔1为圆筒形的空心腔体。可以理解，所述金属腔1的侧壁可设置一观察窗口7。所述调节结构2的材料为不锈钢。所述调节结构2的部分伸入至所述金属腔1的内部。所述调节结构2为上下可移动的结构，以便于调节所述金属腔1的内部的电场分布。所述调节结构2可为一圆筒状的空心结构。所述气体入口通道3设置于所述调节结构2的内部并通入所述金属腔1的内部，以方便将气体导入所述金属腔1内。可以理解，所述调节结构2的底部为封闭状态，而所述气体入口通道3的两端(即顶端及底端)均为开口的状态。同样的，所述气体出口通道4的两端为开口的状态。所述气体入口通道3的顶端可为一个大的开孔，也可为多个小孔排布而成。所述气体入口通道3以及气体出口通道4的截面形状不限。所述气体入口通道3以及气体出口通道4的尺寸为1毫米～5毫米。优选的，所述气体入口通道3及气体出口通道4的尺寸为2毫米～4毫米。所述基台5用于沉积薄膜。所述基台5可通过一支柱8而固定。所述基台5设置于所述金属腔1的底部的中间位置。所述气体入口通道3对准所述基台5的中心位置。所述基台5与所述气体入口通道3之间的间距为90毫米～110毫米。所述基台5的一侧设有介质窗口6。所述介质窗口6为微波进入的通道。微波进入金属腔后，金属腔内微波电磁场达到临界值后，气体被激发而形成等离子体，从而实现薄膜沉积。所述气体入口通道3的导入气体流速应适当，即5m/s～10m/s。本实施例中，所述金属腔1为圆筒形的结构；所述调节结构2与所述基台5之间的间距为90毫米～110毫米；所述气体入口通道3以及气体出口通道4的截面形状为圆形，其孔径为3毫米。所述微波等离子谐振腔可用于沉积金刚石薄膜等。以沉积金刚石薄膜为例，具体过程如下：(1)预抽真空，即用真空泵对金属腔1预抽真空至0～5Pa；(2)由气体入口通道3通入设定流量的氢气和甲烷；(3)调节气体出口通道4，使金属腔1内气体的压力升至1kPa以上，以防止在金属腔1内出现次生的等离子体；(4)打开微波电源，观察到在金属腔1内出现等离子体；(5)逐渐增加输入的微波功率，并在此过程中不断提高金属腔1的气体压力，以抑制在金属腔1内可能出现的次生等离子体，最后可得到沉积均匀的金刚石薄膜。为了说明本技术所述微波等离子谐振腔在工作中的气体分布状况，提供一对比例1。该对比例1中的微波等离子谐振腔与本技术实施例所述微波等离子谐振腔的结构基本相同，不同之处在于：将气体入口通道设置如图6所示的圆环形状，即多个小孔呈圆环形排布。气体入口通道形成的圆环的中间位置为调节结构。将本技术所述微波等离子谐振腔与对比例的微波等离子谐振腔进行气体分布模拟测试(进气的速率设置为0m/s～10m/s，气体为氢气和甲烷)。本实施例中，请参阅图3，当气体流速较低为2m/s时，在金属腔上方及中心处气体密度有所增加，但仍较为稀薄；由图4及图5(气体流速分别为5m/s、10m/s)可见，气体在基台上方均匀分布。即当气体流速选择为5m/s～10m/s本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波等离子谐振腔，其包括金属腔，其特征在于，该金属腔的顶部的中间设有一调节结构，该调节结构的内部设有一气体入口通道，该金属腔的底部设有一基台以及两个对称设置的气体出口通道，所述两个气体出口通道设于所述基台的两侧，所述气体入口通道对准所述基台的中心位置。

【技术特征摘要】
1.一种微波等离子谐振腔，其包括金属腔，其特征在于，该金属腔的顶部
的中间设有一调节结构，该调节结构的内部设有一气体入口通道，该金属腔的
底部设有一基台以及两个对称设置的气体出口通道，所述两个气体出口通道设
于所述基台的两侧，所述气体入口通道对准所述基台的中心位置。
2.如权利要求1所述的微波等离子谐振腔，其特征在于，所述调节结构的
部分伸入至所述金属腔的内部。
3.如权利要求1所述的微波等离子谐振腔，其特征在于，所述调节结构由
不锈钢制成。
4.如权利要求1所述的微波等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓静，郑顺奇，郑阳升，
申请(专利权)人：中国兵器科学研究院宁波分院，
类型：新型
国别省市：浙江;33