“…17.04 cm 3 , 能量密度为 205.4 W/cm 3 ; 而采用聚集装 置条件的等离子体有效体积为 4.41 cm 3 , 能量密度 达到 793.7 W/cm 3 , 是普通钼片条件下的 3.9 倍。由 于二者的微波功率相同, 也可以认为采用聚集装置 的等离子体有效体积是普通钼片的 0.26 倍。这表 明在能量密度提升的同时, 也会牺牲有效的生长 面积。 本研究还测定了从初始参数(900 W, 5 kPa)升至 目标参数(3500 W, 18 kPa)过程中的等离子体发射光 谱变化, 并选取 H α (656 nm)谱线作为参考, 得到了 两种形式下的等离子体核心原子氢变化曲线(如图 3 所示)。 原子氢在 MPCVD 单晶金刚石生长中发挥了 至关重要的作用, 其不仅直接参与金刚石生长过程, 还参与了甲基基团的产生, 并能够抑制非金刚石相 的生成, 所以原子氢的浓度是影响金刚石生长速率 和品质的重要因素之一[21] 。对比图 3 中的两条曲线 可以看出, 两种形式下等离子体核心原子氢浓度都 随参数增大而不断提高, 但聚集装置条件下的等离 图 1 3500 W, 18 kPa 条件下舱体内电场强度和电子密度的分布情况仿真结果 Fig. 1 Simulation results of the distribution of electric field and electron density in the reaction chamber at 3500 W and 18 kPa (a) Electric field distribution with molybdenum disk; (b) Electric field distribution with focusing structure; (c) Electron density distribution with molybdenum disk; (d) Electron density distribution with focusing structure 图 2 两种条件下等离子体的实际观测图(微波功率 3500 W, 舱体气压 18 kPa, 加装 H α 滤镜) Fig.…”