마이크로파 플라즈마 반응기는 화학 기상 증착 공정, 특히 다이아몬드, 탄소 나노 튜브 및 그래핀과 같은 물질을 합성하는 데 사용되는 특수 시스템입니다. 이 반응기는 2.45GHz의 주파수로 마이크로파 에너지를 사용하여 제어된 챔버 내에서 플라즈마를 생성합니다. 플라즈마는 반응기 표면에서 떨어진 기판 테이블 위에 형성되며 마이크로파 투명 석영 창을 기준으로 위치를 조정하여 마이크로파 회로를 최적화할 수 있습니다.
자세한 설명:
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마이크로파 생성 및 플라즈마 형성:
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리액터에는 산업 및 과학 응용 분야에서 일반적으로 사용되는 주파수인 2.45GHz에서 작동하는 마이크로파 발생기가 장착되어 있습니다. 마이크로파는 직사각형 도파관과 모드 변환기를 통해 원통형 챔버로 전송됩니다. 챔버 내부에서 마이크로파는 공진 전자기장 패턴을 생성하여 반응 가스를 가열하고 여기시켜 플라즈마를 형성합니다. 이 플라즈마는 일반적으로 기판 위에 있는 공 모양의 덩어리로, 증착 공정에 매우 중요한 역할을 합니다.기판 가열 및 가스 제어:
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리액터의 기판은 유도 가열(최대 1000°C) 및 바이어스 가열과 같은 방법을 통해 플라즈마 발생과 독립적으로 가열할 수 있습니다. 이러한 독립적인 제어를 통해 증착 공정 중에 정밀한 온도 조절이 가능합니다. 리액터에 사용되는 가스는 스테인리스 스틸 배관을 통해 도입되며 유량은 질량 유량계로 제어됩니다. MKS 가스 제어 장치는 다양한 유형의 재료 합성에 필수적인 수소, 메탄, 아세틸렌, 아르곤, 질소, 산소 등 다양한 가스를 지원합니다.
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반응기 설계 및 도전 과제:
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마이크로웨이브 플라즈마 원자로의 설계는 열 폭주, 전압 고장, 아크 발생 등 여러 가지 문제를 해결해야 합니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 리액터 설계는 마이크로파 전계 강도를 최적화하여 아크를 방지하는 동시에 열 손실을 최소화해야 합니다. 또한 리액터는 도파관 시스템으로 먼지가 유입되는 것을 방지하고 국부적인 과열 및 아크를 유발할 수 있는 날카로운 모서리와 모서리를 피하도록 설계해야 합니다. 아크가 반사된 전력과 결합하는 것을 방지하기 위해 적절한 튜닝 절차도 중요합니다.마이크로웨이브 플라즈마 리액터의 유형:
시간이 지남에 따라 마이크로파 전력 수용을 향상시키기 위해 설계된 다양한 형상의 다양한 유형의 마이크로파 플라즈마 리액터가 개발되었습니다. 단순한 석영 튜브 유형부터 타원체, 돔, 다중 모드 비원통형, 링 안테나-타원체 공진기, 원추형 반사기 유형과 같은 보다 복잡한 구조까지 다양합니다. 각 설계는 마이크로파 초점 능력을 개선하고, 유전체 창을 플라즈마 에칭으로부터 보호하며, 튜닝 능력을 향상시키는 것을 목표로 합니다.
