CVD – Chemical Vapour Deposition

Bei der„Chemical-Vapor-Deposition“ (chemische Gasphasenabscheidung) wird ein Silizium-Wafer als Substrat (Substrate) in einer Vakuumkammer platziert.

Der CVD Prozess

Das Substrat (Substrate) ist mit Diamantstaub besetzt, der als „Keimdiamant“ für die entstehende Diamantschicht dient. Im nächsten Schritt strömt hochreines Gas (high purity gas) in die Vakuumkammer. Dieses Gas besteht zu großen Teilen aus Kohlenstoffatomen.

Durch eingebrachte Energie, im Beispiel in Form von Mikrowellen (Microwaves), entsteht ein Plasma. Aus dem Plasma werden die Kohlenstoffatome gelöst und lagern sich an den Keimdiamanten an.
Auf diese Art entsteht auf dem Substrat eine reine Diamantschicht, die frei von Bindemitteln ist. Der Prozess wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst und so können sowohl polykristalline als auch monokristalline Diamantschichten erzeugt werden.

CVD-Diamant

Das Sortiment an monokristallinem und polykristallinem CVD-Diamant von Element Six
Das Angebot an monokristallinem und polykristallinem CVD-Diamant von Element Six unterliegt streng kontrollierten Wachstumsbedingunen und strengen Qualitätskontrollverfahren. Lag früher der Fokus hauptsächlich in den mechanischen Qualitäten für Schneidwerkzeuge und Abrichtwerkzeuge, haben die CVD-Diamanten von Element Six mittlerweile ein sehr breit gefächertes Anwendungsgebiet.

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Monodite MCC ist der CVD-Diamant von Element Six, der als Schneidstoff konzipiert ist. Die einzigartige Kombination aus extremer Verschleißfestigkeit, exzellenter Widerstandsfähigkeit gegen Kantenausbrüche und seine hohe Wärmeleitfähigkeit, kombiniert mit niedriger Wärmeausdehnung zeichnen Monodite MCC aus.

Hauptsächlich wird Monodite MCC zur hochpräzisen Bearbeitung von Acryl, Kupfer und Germanium eingesetzt. Dabei erzeugt er die feinsten Oberflächenrauhigkeiten.

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Hochreiner synthetischer Diamant ist das am besten wärmeleitende Material. In der Elektronik bringt der Element Six CVD-Diamant eine neue Dimension in das thermische Wärmemanagement, indem er die Lebensdauer der Geräte verlängert, den Platzbedarf verringert und Effizienzsteigerungen bietet. Wo Leistung, Temperatur und Zuverlässigkeit kritische Faktoren sind, verschafft CVD-Diamant Wettbewerbsvorteile im elektronischen Wärmemanagement.

Die aktuellen Einsatzgebiete sind RF-Bauteile mit hoher Leistung, wie RF- Verstärker für Basisstationen oder Satelliten-RF-Uplink-Verstärker.

Außerdem wird CVD-Diamant zum Wärmemanagement in Mikrowellen- Verstärkern und leistungsstarker Optoelektronik (Laserdioden und Laserdioden-Arrays und LEDs mit hoher Helligkeit) eingesetzt. Stetig wachsende Anforderungen eröffnen immer neue Einsatzmöglichkeiten.

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Optischer CVD-Diamant von Element Six, zu dessen Eigenschaften Langlebigkeit, chemische Beständigkeit und Verschleißfreiheit zählen, bieten bahnbrechende Vorteile:

  • Ingenieure können Anwendungen entwickeln, die mit herkömmlichen optischen Materialien einfach nicht möglich sind
  • Bestehende photonische Anwendungen können ein nie dagewesene Leistungsniveaus erreichen

Ein CVD-Diamantfenster kann Transparenz bieten die normalerweise nur mit einer Vielzahl verschiedener Fenstern möglich ist, von denen jedes einen kleinen Wellenlängenbereich abdeckt. Bei CVD-Diamant wird statt vieler verschiedener Komponenten nur noch eine einzige benötigt.

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CVD Diamant als Quantenwerkstoff
Gezielte Defekte in einem Material können eine Quanteneigenschaft namens "Spin" besitzen. Die starken Kohlenstoff-Bindungen von Diamant haben zur Folge, dass die Spin-Zustände selbst bei Raumtemperatur langlebig sein können. Ein sogenanntes Stickstoff-Vakanzzentrum (NV) wird in die atomare Gitterstruktur von Diamant eingebracht. Das negativ geladene NV besitzt einen solchen Spin-Zustand wodurch der CVD-Diamant eine Reihe einzigartiger Eigenschaften besitzt.

Eine grüne Lichtquelle (oft ein Laser) kann rotes Licht aus NV-Defekten erzeugen, wie in der Abbildung neben dargestellt. Während der Beleuchtung wird die NV in einen bestimmten Spin-Zustand versetzt. Dieser kann dann kohärent durch die Anwendung von Mikrowellen gesteuert und der Zustand durch die Menge des ausgestrahlten roten Lichts überwacht werden. NV können in CVD-Diamant in der gewünschten Konzentration erzeugt werden. Die Nutzung von NV-Zentren findet Anwendung infolgenden Bereichen:

  • Sichere Kommunikation
  • Quantenberechnungen/Simulationen
  • Nächste Generation von Sensoren

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CVD – Chemical Vapour Deposition

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