等離子體增強(qiáng) CVD 是當(dāng)前主流的實(shí)驗(yàn)室制造鉆石制造技術(shù)。現(xiàn)代等離子體增強(qiáng) CVD的主要類型包括：

l 直流等離子射流

l 微波等離子體

l 射頻等離子體  

激光等離子體 CVD 是自 20 世紀(jì) 90 年代以來存在的一種不太為人所知的等離子體增強(qiáng) CVD 子類型，它在環(huán)境壓力和正壓下運(yùn)行，并且具有比以前的子類型更高的理論金剛石生長速率。對于 CVD 系統(tǒng)制造商和鉆石制造商來說，將這些系統(tǒng)從大學(xué)當(dāng)前的研究環(huán)境擴(kuò)展到商業(yè)實(shí)驗(yàn)室培育鉆石市場可能會帶來高額利潤。

正如其他金剛石 CVD 系統(tǒng)一樣，艾里卡特的質(zhì)量流量控制器和壓力控制器可以為激光等離子體 CVD 系統(tǒng)提供很好的氣體混合和腔室壓力操作條件。

激光等離子體 CVD 系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

工作壓力條件限制較少

與所有其他等離子體增強(qiáng) CVD 技術(shù)相比，激光等離子體 CVD 的主要優(yōu)點(diǎn)之一是，激光等離子體 CVD 金剛石制造可在環(huán)境壓力和正壓 (1-4.5 atm) 下實(shí)現(xiàn)，而其他等離子體增強(qiáng) CVD 金剛石制造技術(shù)則依賴于在低于大氣壓的情況下。因此，激光等離子體 CVD 系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)比傳統(tǒng)的等離子體增強(qiáng) CVD 技術(shù)更便宜，在傳統(tǒng)的等離子體增強(qiáng) CVD 技術(shù)中，腔室真空條件必須保持在 100 Torr 以下。    

更高的理論鉆石增長率

激光等離子體 CVD 的另一個巨大優(yōu)勢是，根據(jù)巴赫曼模型，它可以將理論金剛石沉積速率比現(xiàn)有技術(shù)提高 2-3 個數(shù)量級（預(yù)測高達(dá)10³ 10⁴ μm /小時）。出現(xiàn)這種情況是因?yàn)榧す獾入x子體 CVD 中的激光功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他等離子體增強(qiáng) CVD 方法，從而可以實(shí)現(xiàn)更快的理論反應(yīng)。盡管如此，在目前的研究階段，激光等離子體CVD沉積速率僅為100 微米/小時，仍然超過許多其他等離子體增強(qiáng)CVD生長速率，但遠(yuǎn)低于預(yù)期。實(shí)現(xiàn)激光等離子體 CVD 的理論鉆石生長速率是一個令人興奮的持續(xù)研究領(lǐng)域，具有很好的利潤的潛在成果。

設(shè)計更好的激光等離子體 CVD 系統(tǒng)

激光等離子 CVD 金剛石制造使用激光等離子管沉積金剛石薄膜。在此系統(tǒng)中，連續(xù)的CO₂激光穿過密封窗口，并通過專門設(shè)計的噴嘴使用鏡子將其集中到反應(yīng)室中。進(jìn)入腔室后，CO₂激光器與 Ar 或 Xe 氣體等離子體混合，后者與主要進(jìn)料氣體（主要是CH₄和 H₂，但有時也有 CH₄和 CO₂ ）相互作用。Alicat 氣體流量控制器提供很好的氣體混合，而壓力控制器則維持腔室工作壓力。氣體混合物的等離子點(diǎn)火是通過高壓放電或細(xì)鎢絲來實(shí)現(xiàn)的。生長金剛石薄膜的基底通過循環(huán)水冷卻并通過激光加熱。液體質(zhì)量流量控制器通過控制回路驅(qū)動水將基材冷卻至設(shè)定點(diǎn)溫度。

改善氣體混合控制  

根據(jù)測試激光等離子體 CVD 的研究論文，這些系統(tǒng)的理想氣體混合物是 0.05% CO₂ + 0.2% CH₄ + 4.75% H₂ + 95.25% Ar，這與其他等離子體增強(qiáng)中使用的混合物顯著不同CVD 技術(shù)。需要對激光等離子體 CVD 進(jìn)行進(jìn)一步研究，以便為這些系統(tǒng)創(chuàng)造更好的氣體混合物。  

Alicat 的MC 系列質(zhì)量流量控制器可精確控制進(jìn)入反應(yīng)室的等離子體和進(jìn)料氣體的流量，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

l 按百萬分之一 (ppm) 定制氣體混合物

l 無需預(yù)熱

l 30 毫秒的響應(yīng)速度

l 標(biāo)準(zhǔn) NIST 可溯源精度高達(dá)讀數(shù)的 ±0.6% 或滿量程的 ±0.1%，以較大者為準(zhǔn)

l 量程范圍0.01% – 100%

l 重復(fù)性高達(dá) ±（讀數(shù)的 0.1% + 滿量程的 0.02%）

改善基板溫度控制

此外，Alicat 的LC 系列和 CODA KC 系列液體流量控制器可控制冷卻金剛石生長基質(zhì)的水流，從而提供：

l LC 系列 NIST 可溯源精度高達(dá)滿量程的 ±2%

l CODA KC 系列科里奧利控制器 NIST 可溯源精度高達(dá)讀數(shù)的 ±0.2% 或滿量程的 ±0.05%

l CODA KC 系列對外部振動不敏感  

l 使用液體體積流量或壓力進(jìn)行多變量流量控制，并同時測量控制回路命令的溫度

改善壓力控制

由于激光等離子體 CVD 需要正壓調(diào)節(jié)，Alicat 的PC 系列壓力控制器可以與真空泵結(jié)合調(diào)節(jié)下游室壓力調(diào)節(jié)，從而快速排出多余的室氣體。對于此應(yīng)用，Alicat 的 PC 系列提供：

l NIST 可追溯精度高達(dá)滿量程的 ±0.125%

l 控制范圍為滿量程的 0.01% – 100%

l 重復(fù)性高達(dá)滿量程的 0.08%